桩-土纵向耦合振动特性研究作为桩基抗振、防振设计及各类基桩动测技术的理论基础,一直以来都是岩土工程领域研究的热点问题。国内外众多学者虽不断努力完善桩-土动力相互作用理论,但由于该类问题的复杂性使得考虑三维波动效应的浮承桩纵向振动理论研究尚存在诸多不足。鉴于此点考虑,本文针对浮承桩-土动力相互作用问题,分别提出了黏弹性支撑边界-连续介质桩体模型及饱和虚土桩模型,采用解析方法求解了桩顶动力响应相关解答,并系统研究了桩体三维波动效应、桩端边界条件、桩端土饱和特性及波动效应对浮承桩纵向振动特性的影响规律。在此基础上,基于提出的桩-饱和虚土桩纵向耦合振动模型,进一步考虑桩身缺陷因素,推导得出对应的层状饱和土中缺陷桩桩顶速度时域响应解析解答,并将其应用到桩身缺陷参数与反射波参数耦合的协同化知识库本体模型建立和桩基缺陷定量识别程序开发中。主要工作如下:(1)基于轴对称连续介质模型同时考虑桩身和土体的三维波动效应,采用黏弹性支撑模拟桩端边界条件,提出建立了一种适用于大直径浮承实体桩的桩-土纵向耦合振动分析模型,利用解析方法推导得出桩顶动力响应相关解答。在此基础上,通过与已有解答对比分析验证了所提出模型的合理性,并探讨了其在应用到大直径浮承实体桩纵向振动问题时的先进性,进一步展开参数化分析系统研究了桩身三维波动效应、桩端边界条件、桩身参数和土体参数对实体桩桩顶动力响应的影响。(2)基于提出的黏弹性支撑边界-连续介质桩体模型,进一步考虑管桩桩芯土的影响,建立了桩侧土-管桩-桩芯土三维轴对称连续介质纵向耦合振动分析模型,采用分离变量法并结合桩侧土、桩芯土与管桩界面耦合条件求解得到管桩桩顶动力响应相关解析解答。基于所得解,通过参数化分析详细探讨了管桩桩身三维波动效应、桩端边界条件及桩芯土参数对管桩桩顶动力响应的影响规律。(3)为考虑土体饱和特性及桩端土层厚度和波动效应的影响,基于Biot三维饱和动力波动理论,将可严格考虑桩-桩端土动力相互作用的单相虚土桩模型拓展到饱和土中,提出了一种饱和虚土桩模型,建立了轴对称连续饱和黏弹性土中桩-饱和虚土桩纵向耦合振动分析模型。通过引入势函数对三维饱和土体动力波动方程进行解耦,利用算子分解理论求解得到饱和土体位移基本解,结合边界条件和桩土耦合条件推导得出桩顶动力响应相关解答。在此基础上,通过与已有解答对比分析验证了饱和虚土桩模型的合理性,并探讨了其在应用到饱和土中浮承桩纵向振动问题时的先进性,进一步展开参数化分析揭示了桩端土体饱和特性和波动效应对浮承桩纵向振动特性的影响规律。(4)基于提出的桩-饱和虚土桩纵向耦合振动模型,进一步考虑桩身缺陷因素,推导得出对应的层状饱和土中缺陷桩桩顶速度时域响应半解析解答,并与实测数据对比验证其合理性和精度。在此基础上,通过参数化分析系统探讨了饱和土体成层特性、桩身缺陷类型、缺陷埋深及缺陷长度对桩顶动力阻抗和速度响应的影响规律。(5)基于非均质饱和土中缺陷桩桩顶速度时域响应解析解答,采用Ontology本体理论和语义网技术,建立了桩身缺陷参数与反射波参数耦合的协同化知识库本体模型OntoPIE(Ontology of Pile Integrity Evaluation),并进一步结合 MATLAB GUI 平台开发了能进行合理、准确和快速评价的桩基缺陷定量识别程序。本文所做工作对于完善浮承桩纵向振动理论具有重要的实际意义,相关成果及结论可为桩基抗振、防振设计及基桩动测技术提供参考和指导。