桩基作为一种成熟的地基处理方法,被广泛应用于工程建设的各个领域。在现有桩基抗震设计规范中提出了一些桩基抗震的构造措施,但缺乏系统性和针对性。资料表明,在地震作用下,桩基与土之间存在很强的动力相互作用。本文主要内容是对地震作用下土-桩-结构动力相互作用进行数值模拟研究,具有一定的学术意义和工程实用价值。本文介绍了几种常用的土体本构模型,推荐采用Drucker-Prager模型模拟土体的材料非线性。对几种常用接触面单元进行了优缺点分析,推荐采用了Goodman接触单元模拟桩-土接触面。借助ANSYS软件,以3×3群桩基础作为分析模型,对桩-土-结构动力相互作用体系进行了水平地震荷载下的三维弹塑性有限元分析。文中采用EL-Centro地震波,用弹性-阻尼理论边界模拟桩土体系场地边界。通过比较角桩、中间桩和边桩沿桩身分布的剪应力幅值,得出结论:桩剪应力幅值分布呈倒三角分布其中角桩最大,边桩次之和中桩最小;桩间距的改变基本上对剪应力无影响;桩边长越大,剪应力在桩顶越小但随桩深增加减小越缓慢。以某7层钢筋混凝土框架结构为例,分别采用子结构法和整体有限元法对结构与地基共同作用体系的动力特性进行了计算,并进行了对比。考虑桩土相互作用后,体系的周期增大,结构的内力减小10%-20%。在地震荷载下,土层软硬交界面处和桩顶一样可能成为重要的控制性截面。考虑相互作用时,分别土体材料模型采用线性和非线性,侧向边界采用固定边界和弹性-阻尼边界进行对比,得出如下结论:考虑土体的非线性时,体系周期偏大、楼层的水平位移影响不大、桩基的水平位移偏大、柱的内力偏小、桩基内力偏大。考虑弹性-阻尼侧向边界时,体系的低阶周期比较小,对楼层水平位影响不大,桩基水平位移偏大,柱的内力偏大,桩基内力在峰值处偏大。