沉入式钢圆筒结构场地适应能力强,施工周期短且安全性高,适用于深水区域。目前钢圆筒岸壁逐渐在国内外得到广泛应用,但钢圆筒防波堤在国内外应用较少。本文根据《港口结构抗震设计指南》(PIANC 2001)抗震设计思想确定了基于位移的沉入式钢圆筒防波堤的抗震性能指标,运用振动台试验和数值模拟研究了委内瑞拉卡贝略港沉入式钢圆筒防波堤回填砂地基加固前后的动力响应和变形机理,并开展了基于位移的防波堤抗震性能评估,最后分析了影响防波堤抗震性能的主要因素。本论文的主要研究内容及所取得的主要成果如下:(1)基于《港口结构抗震设计指南》(PIANC 2001)、日本港口结构震害调查结果和钢圆筒结构特点,确定将沉入式钢圆筒防波堤标准化水平残余位移作为其抗震性能指标,并将损伤程度分为可服役(Ⅰ)、可修复(Ⅱ)、将要倒塌(Ⅲ)和倒塌(Ⅳ)四个等级,可根据防波堤标准化水平残余位移来评估其抗震性能。(2)通过数值模拟对委内瑞拉卡贝略港沉入式钢圆筒防波堤回填砂地基动力响应影响进行分析,发现随着加速度峰值的增大,远场地震比近场地震波对防波堤水平残余位移影响要大,建议在设计时考虑远场地震和近场地震对防波堤抗震性能的影响。同时通过数值模拟发现该防波堤钢圆筒筒底和泥面处应力较大,为结构的薄弱环节,可为工程设计提供参考。(3)通过数值模拟和振动台试验发现委内瑞拉卡贝略港沉入式钢圆筒防波堤筒外回填砂地基刚度对防波堤的稳定性起到关键作用,因此建议在地基加固设计过程中重点考虑筒外回填砂。同时通过数值模拟研究发现地基加固前防波堤在Level 1时抗震性能等级为S,Level 2时抗震性能等级为A,不满足抗震性能等级为S的要求。地基加固后防波堤在Level 1和Level 2时抗震性能等级均为S,满足抗震性能等级为S的要求,并确定了对筒外回填砂进行加固的合理范围。(4)沉入式钢圆筒防波变形模式主要由钢圆筒结构和地基条件决定,由于筒底砂为密实的细砂,委内瑞拉卡贝略港沉入式钢圆筒防波堤以水平运动为主。其中地基加固前由于液化导致筒外回填砂对防波堤侧向力改变使防波堤顶部产生较大的水平位移,地基加固后防波堤顶部产生较小的水平位移,振动台试验和数值模拟都验证了该沉入式钢圆筒防波堤变形机理。(5)通过数值模拟分析了沉入长度、径高比、筒内砂内摩擦角和筒外砂内摩擦角对沉入式钢圆筒防波堤抗震性能的影响,发现沉入长度、径高比和筒外砂内摩擦角对防波堤抗震性能影响较大,筒内砂内摩擦角对防波堤抗震性能影响较小。同时通过正交试验研究发现对防波堤抗震性能影响从大到小的顺序是径高比、沉入长度、筒外砂内摩擦角和筒内砂内摩擦角。