为了有效地模拟强震作用下桥梁结构的非线性地震反应,需要确定钢筋混凝土(RC)桥墩非线性力-位移滞回关系.基于Bouc-Wen模型,提出了一种考虑RC桥墩强度和刚度退化以及捏拢效应的改进非线性滞回模型,确定了影响该滞回模型的控制参数,并在Matlab/Simulink里实现了对RC桥墩各种破坏模式非线性滞回性能预测.同时,通过对1/3比尺的RC桥墩分别在压弯、扭转和弯剪作用下的往复荷载试验研究,试验得到的力-位移关系滞回曲线与所提的改进滞回模型预测结果吻合较好,验证了改进模型的正确性和有效性.并采用汶川地震波对绵州市回澜立交桥匝道桥的RC桥墩的滞后性能进行了数值模拟,分析结果和桥墩的震害一致,证实了采用本文提出的改进滞回模型可以较准确地预测RC桥墩在强震作用下的非线性滞后性能.在此基础上,运用无迹卡尔曼(UKF)方法对Bouc-Wen模型进行参数估计,模拟结果和误差分析表明,该方法能够精确的估计出改进的Bouc-Wen模型的参数.