应力波速是基桩动态测试的重要因素,由于土体的存在,成桩后桩身视波速明显低于其材料波速,现有桩土相互作用模型无法反映这一现象,为此,本文拟利用附加质量模型研究土体质量对管桩动力特性的影响,该模型可以考虑土体质量和桩土之间振动相位差对基桩动力特性的影响。桩顶高频干扰对桩身完整性检测造成严重干扰,现有研究对桩顶高频干扰的形成机理尚未形成统一认识,同时,也没有给出消除高频干扰影响的有效方法。本文利用解析方法研究了低应变测试过程中高频干扰的形成机理进行分析,提出了一种消除高频干扰的有效方法—双速度对称叠加法。首先,将附加质量模型应用于桩与土塞的动力相互作用,推导出了考虑环向波动效应的管桩纵向振动解析解,研究了土塞、桩设计参数和入射脉冲宽度对桩顶速度响应的影响。基于附加质量模型和环形虚土桩模型,利用矩阵传递方法求得了考虑土塞效应和缺陷处桩土相互作用的缺陷管桩纵向振动解析解。阐明了管桩低应变测试过程中高频干扰的形成机理,并提出了一种消除桩顶高频干扰的有效方法—双速度对称叠加法,基本思路如下:在与冲击点成90度夹角的弯曲振动中性面两侧对称布置两个加速度传感器,然后将两个对称布置的加速度传感器测得的同步信号进行叠加以获得清晰的桩顶速度响应曲线。双速度对称叠加法具有较高的缺陷检测精度,可以有效的检测桩顶附近微小缺陷。然后,考虑土体连续性和附加质量边界,建立了广义附加质量模型,研究了桩侧土附加质量效应对管桩纵向振动特性的影响。基于附加质量模型推导了桩中应力波速解析解,研究了应力波在桩中的传播机理。理论与试验数据的比较证明,本文推导的应力波速解析解不仅可以应用于低应变领域,还可以用于打桩过程基桩应力波速的预测。最后,利用广义附加质量模型,从能量角度研究应力波在桩中的传播规律。主要结论可以总结为:（1）基于附加质量模型研究了土塞效应对大直径管桩动态响应的影响。首先,建立考虑环向波动效应的管桩纵向振动频域解析解;然后,利用傅立叶逆变换得到半正弦脉冲激振力作用下时域响应半解析解;最后,基于建立的理论模型,研究了土塞、桩设计参数和入射脉冲宽度对桩顶速度响应的影响。通过本文解的反演曲线与现有理论解的反演曲线、模型试验和现场试验测试曲线的比较,验证了本文解的合理性和计算精度。分析表明:土塞效应会导致管桩视波速和平截面假定的适用性降低;当考虑土塞效应时,随着桩身泊松比增大,壁厚和弹性模量的减小,管桩视波速降低程度逐渐增大,平截面假定在管桩中的适用性也随之降低;土塞效应会使桩端反射信号的宽度增大。（2）为研究管桩低应变测试过程中高频干扰的形成机制,提出了一个新的测试方法—双速度对称叠加法。双速度对称叠加法的基本思路如下:在与冲击点成90度夹角的弯曲振动中性面两侧对称布置两个加速度传感器,将两个对称布置的加速度传感器测得的同步信号进行叠加以获得清晰的桩顶速度响应信号。基于附加质量模型和环形虚土桩模型,利用矩阵传递方法求得了考虑土塞效应和缺陷处桩土相互作用的管桩纵向振动解析解。通过与模型试验中不同测试角度的速度响应曲线的比较,验证了本文解的合理性。利用参数分析方法研究了双速度对称叠加法的适用性,主要结论可以总结为:桩顶高频干扰是由弯曲振动模态和复合波在桩顶的传播共同导致的,其中,由非对称冲击力导致的弯曲振动模态是高频干扰的主要组成部分,该部分高频干扰可以在不增大入射脉冲宽度的情况下,利用双速度对称叠加法有效消除。与传统测试方法相比,双速度对称叠加法具有更高的缺陷检测精度,可以有效的检测桩顶附近微小缺陷。（3）由于土塞效应,管桩成桩完成后视波速较难预测。基于附加质量模型推导出了管桩视波速解析解,通过与Winkler模型的视波速预测值和实测值的比较,验证了本文解的合理性。分析了附加质量模型参数、管桩设计参数和入射脉冲宽度对视波速的影响,给出了适用于常见管桩的附加质量模型参数组合,阐明了土塞对管桩视波速的衰减机理。研究表明,管桩含土塞段视波速随着桩身单位长度质量的减小而减小,与桩身材料阻尼和材料纵波波速无关。管桩含土塞段视波速随着入射脉冲宽度的增大而明显减小;然而,入射脉冲宽度变化对无土塞填充段管桩视波速基本上没有影响。（4）建立了考虑土体连续性和附加土体边界的广义附加质量模型,该模型可以同时考虑桩侧土和土塞的附加质量效应,其基本思路为:将土体按照与桩壁的距离划分为原状区和扰动区。在桩土振动过程中,原状区土体保持静止不动,扰动区土体作为附加质量参与桩身振动。在扰动区引入土体径向非均匀模型,分析管桩振动能量在土体中的传播边界,以此边界作为附加土体的边界。附加质量土体通过Voigt模型和Winkler模型分别与桩壁和原状区土体连接在一起。基于建立的广义附加质量模型,研究了土体对管桩纵向振动的影响,主要结论可以总结为:桩侧土也会导致管桩视波速衰减;桩侧土和土塞的附加土体边界建议分别设置为0.3倍的桩外、内半径。随着桩土接触面积的增大,管桩视波速和桩端反射信号幅值逐渐降低。桩身单位长度质量是决定桩端反射信号强度的重要因素,而桩身材料纵波波速对桩端反射信号强度的影响基本上可以忽略。（5）基于广义附加质量模型,推导了考虑桩侧土附加质量效应的管桩应力波速解析解。通过理论值与实测值的比较,证明了基于广义附加质量模型的管桩应力波速解析解不仅可以应用于低应变领域,还可以用于打桩过程基桩应力波速的预测。土体的存在会使桩中应力波度随着入射脉冲宽度的增大而逐渐减小,但当入射脉冲宽度超过某一值时,桩中应力波速逐渐趋于一稳定值,不再受入射脉冲宽度的影响。基于广义附加质量模型的应力波速计算值与其速度响应反演值基本上相同,速度响应曲线与应力波速曲线协调性较好。基于Winkler模型的应力波速计算值与其速度响应反演值不一致,速度响应曲线与应力波速曲线不协调,理论值与实测值存在较大差异,无法用于管桩应力波速评估。（6）当桩位于地表时,桩身应力波速等于其材料纵波波速。然而,当桩安装完成后,其应力波速低于其材料纵波波速。桩身应力波速随着桩身单位长度质量的降低和入射脉冲宽度的增大而减小。质量和频率（入射脉冲宽度）都与应力波的能量有关,单位长度桩身质量越小,入射脉冲宽度越大,桩中波动能量越小。因此,桩身视波速降低率可能与波动能量有关。利用广义附加质量模型,从能量角度研究应力波在桩中的传播规律。研究发现:桩中应力波速与桩身单位长度质量正相关,与质点振动频率成正比,应力波速与质点振幅无关。