随着我国“一带一路”倡议和“海洋强国”战略的推进,我国海洋桥梁建设正处于一个高峰期。不同于陆地桥梁,海洋桥梁往往面对着大风和巨浪的共同侵袭,随着海洋桥梁不断向深海延伸,桥梁主梁跨度不断增加,桩基入水深度也不断变深,这使得桥梁整体刚度下降,极端的风浪环境为桥梁的设计、施工和运营以及桥上行车都带来了巨大的挑战。针对风浪联合作用下海洋桥梁和桥上行车安全性问题,为了建立一种高效、准确的动力性能评估方法,本文进行了以下研究:基于桥址区现场实测数据,分析了平均风速、有效波高和波周期的分布特点,通过将规范提出的风浪相关关系与实测相关性的对比,指出了各国规范的局限性,接着通过极大似然法估计了三个风浪参数的边缘分布函数。最后,基于Copula模型和赤池信息量准则,分别建立长期、短期最优的风浪联合分布模型,并推测了不同重现期下最可能的风浪组合。针对桥址区风场模拟,明确了海陆风场在平均风剖面、风谱和相干函数等方面的差异,阐明了海洋桥梁风场及风荷载的计算方法。针对桥址区波浪场,对比了中、英、美三国海洋规范波浪力计算原理的差异,阐明了海洋桥梁波浪场及波浪荷载的计算方法。针对荷载组合问题,基于结构安全联合委员会(Joint Committee on structural safety-JCSS)组合模型提出了3种荷载组合方式,探讨了每种组合及其组合参数的影响,提出了一种适用于海洋桥梁初步设计阶段的风浪流荷载组合方法。考虑到风浪联合作用下结构动力计算耗时长、精度低的缺点,提出了一种风浪联合作用下桥塔响应时域快速计算方法,通过数值计算结果与风浪联合试验结果的对比,验证了方法的合理性,通过引入响应面法提高了该方法的计算效率,进而基于该方法研究了风浪荷载的方向效应,明确了不同风浪来流方向对结构响应的影响。为进一步提高计算效率并研究风浪对结构的影响机理,通过改进引入谐频响应分析提出了一种风浪联合作用下桥塔响应频域计算方法,最后采用该方法分析了风浪荷载的季节性效应、方向性效应和水深效应。明确了单风、单浪和风浪联合情况下荷载能量的贡献规律以及桥梁的响应机理,阐明了不同季节、方向、水深对桥梁的影响程度和影响机理。建立了风-浪-桥梁耦合动力体系,实现了风-浪耦合作用、风-桥耦合作用和墩-水耦合作用。该体系通过Newmark-?法迭代求解桥梁的动力响应,进而分析了大跨度桥梁在平稳和非平稳风浪作用下的响应特点。为了进一步提高计算效率,引入三种机器学习方法,即BP神经网络模型,支持向量回归模型和高斯过程回归模型,训练并预测了桥梁的梁、桥墩和桥塔的响应规律,通过对比三种模型的预测精度,提出了适用于桥梁的最优预测模型,讨论了平均风速、有效波高和谱峰周期对桥梁响应的影响。建立了波浪-桥梁-列车耦合动力系统,通过分离迭代分别求解车桥响应,研究了波浪重现期、车速、水深、桥墩刚度等参数对列车和桥梁的影响。建立了风-波浪-桥梁-列车耦合动力系统,分析了波高、风速和车速对车桥系统的影响,评估了风浪联合作用下列车的安全性和舒适性以及桥梁的安全性。