经济全球化的迅速发展带动了我国进出口贸易量的增加,港口作为海陆运输的枢纽,在国民经济发展中的地位十分重要。近年来,为了满足国家日益增长的原油进口需求以及适应越来越大型化的运输船舶,码头也正向深水化和大型化的趋势发展。重力式沉箱结构由于其良好的整体性和稳定性,水下施工工艺相对简单,已在沿海的港口建设中得到广泛应用。鉴于1995年日本阪神大地震严重破坏了神户码头,港口建筑物的抗震性能显得尤为重要。本文以北方某港口的深水栈桥为工程背景,对其下部沉箱基础进行了地震响应分析。主要的工作和结论如下:(1)在刚性地基的假定下,分别用Morison方程法和辐射波浪理论考虑动水压力,研究了沉箱基础与水的相互作用机理。研究表明:水的存在会降低沉箱的自振频率,并且在地震激励下,动水压力也会增大沉箱的地震动力响应。沉箱入水深度较大时,动水压力的影响不可忽略。考虑大尺度沉箱结构上的动水压力时,采用辐射波浪理论更为合理。(2)基于粘弹性人工边界理论,建立了考虑无限地基辐射阻尼作用的层状弹性地基模型。根据波动理论,实现了适应于层状地基考虑波的反射和透射的外源波动输入机制。从层状地基底部入射地震波,验证了波动输入模式具有良好的精度和适用性。(3)鉴于海底土质情况的复杂性,建立了沉箱基础-海底层状地基的整体模型,实现了考虑土-结构相互作用后的深水沉箱地震动力过程。结果表明考虑土-结构相互作用以后,动水压力对沉箱底部剪力的影响显著。比较了深水沉箱基础在海底层状地基、均质地基和刚性地基三种地基条件下的动力响应,层状地基的箱顶位移、箱底内力时程曲线形状与刚性地基相比有很大区别,层状地基的箱顶位移峰值远大于刚性地基,箱底内力峰值则相反。层状地基考虑了不同土层对地震波传播的影响,沉箱动力响应较均质地基条件下大。(4)采用Hongnestad模型描述混凝土材料的本构关系,分析了混凝土非线性对深水沉箱地震动力响应的影响。结果表明:强震作用时,沉箱的非线性行为更显著,沉箱底部附近的混凝土最早出现开裂现象。混凝土非线性会影响动水压力对沉箱的作用,一是放大动水压力对沉箱顶部位移的影响;二是减小沉箱底部内力受到的动水作用。