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)桥墩非线性力一位移滞回关系。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，试验得到的力一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。