群桩基础能较好适应各种复杂地质条件和不同荷载情况,具有承载力高、沉降量低和稳定性好等特点,是高层建筑广泛采用的基础形式之一。然而,在世界范围内震害现象较严重的地震灾害中,液化土层中桩基础严重破损进而导致地上房屋及桥梁垮塌,生命线工程受损的情况屡屡发生。液化地基上群桩基础的动力响应问题已成为岩土工程抗震领域的研究热点之一,开展可液化场地上群桩基础动力响应的研究,对于液化地基上桩基的抗震设计与防灾减灾有着十分重要的意义。本文通过进行液化地基上桩基的震害研究与总结分析桩基的破坏失效机理,得到了一些有益经验和启示,为后续开展液化地基上桩基的抗震分析和试验研究提供经验参考。此外,以某液化场地上高层建筑结构群桩体系为原型,采用相似理论进行振动台模型设计,开展了1/50缩尺液化场地—群桩—上部结构动力相互作用体系振动台模型试验,研究液化场地及群桩基础的动力响应特性。并且,采用Open Sees有限元地震模拟平台进行三维数值仿真计算补充,深入分析液化条件下桩—土的变形规律。本文主要研究工作及相应成果的包括:(1)针对液化地基上桩基破坏失效的问题,从震后液化地基上桩基破坏位置与破坏失效机理出发,详细说明了液化地基上桩基破坏的原因,归纳总结了液化地基上桩基破坏的特征。对于可液化地基上的桩基设计,将地基基础与上部结构视为一个整体,考虑桩—土—结构动力相互作用的分析十分必要。(2)为探索可液化地基上群桩基础动力的响应规律,本文以某高层建筑结构群桩体系为原型,采用相似设计完成了1/50缩尺可液化场地—群桩—上部结构动力相互作用体系振动台模型试验。完成了不同种类、不同方向地震波激励下液化场地及群桩基础的动力响应规律研究。研究结果表明,饱和砂土的液化程度与输入地震波的类型和水平与竖向地震共同作用有关。随着加速度峰值的提升,桩基的破坏加剧。此外,水平与竖向地震共同作用不仅增大了桩身中部和底部的破坏,而且导致群桩基础转动效应明显增大;与水平地震作用相比,水平与竖向地震共同作用加剧了液化群桩基础在地震过程中的摇摆和倾斜,从而造成建筑物严重破坏。对于可液化地基上的桩基设计,提出建议考虑水平与竖向地震共同作用的不利影响。(3)在振动台试验的基础上,基于Open Sees有限元地震模拟平台,建立了液化场地—群桩基础动力相互作用系统非线性三维数值分析模型。建模时重点考虑土体材料本构的选取、桩—土连接的确定、网格化分以及边界条件的模拟等诸多方面。通过与试验结果进行对比,验证了有限元数值模型的准确性,从而为振动台模型试验提供有效补充。(4)根据有限元数值计算模型,并结合试验数据进行分析,得到了液化条件下桩—土的变形规律。分析结果表明,随着输入波峰值加速度的增加,可液化砂土层超孔隙水压力增长显著,但土体完全液化后,地震作用的增强对土体孔隙水压力的增长影响不大。由于砂土液化时地基土的侧向流动,震后桩基仍存在一定的残余弯矩。此外,桩身弯矩呈现桩顶大、桩底小的分布规律,对于可液化地基上建筑结构的桩基设计应重点考虑桩头处的桩体强度。本文丰富了可液化地基上群桩基础动力响应规律的研究,对可液化场地上建筑结构桩基设计与防灾减灾具有重要的意义,同时也可为后续液化地基上桩基的抗震分析提供重要参考。