桩土相互作用问题,尤其是大型群桩在动力荷载作用下的相互作用问题,一直是工程界、学术界比较棘手而热门的话题。由于桩和土的物理特性相差较大,在地震作用的激励下,桩与土之间可能会产生张开和滑移等非线性特性,使得问题更为复杂。传统的方法是用m法模拟桩土相互作用,这种方法虽然简单易行,但在一定程度不能真实反映桩土间的非线性问题,因此其在工程中的精确程度和适用性有待于进一步的研究和验证。本文重点研究了桩体与土体的动力相互作用问题,分析了桩土接触内界面上的运动状态,建立了运动和动力边界条件,提出并采用能够反映其动力相互作用机理桩土域无限接触点对的瞬态接触内力为待定变量,应用经典变分原理(Hamilton原理)和Lagrange乘子法、罚函数法建立了桩土动力相互作用的广义变分方程。用三维八节点等参元及桩土接触面上的接触点对单元,对桩土相互系统进行了离散化处理,建立了有限元控制方程。并将Wilsion-θ法成功地扩展到桩土动力相互作用的时程分析中。研编了功能性强,包括动力吸收边界(粘弹性边界)的桩土动力相互作用的分析计算程序,并对程序正确性进行了考核,证明程序是正确的。采用本文建立的桩与土动力相互作用有限元模型,研究了最简单、最基本的单桩与土体的相互作用及受力机制,并建立了m法模型,结合工程实例对两种模型进行了静动力分析的探讨和比较。结果表明:静力作用下两种模型的结果比较接近,动力作用下的结果相差较大,m法模型的结果要大一些。作为实际工程应用,本文以中线穿黄U形渡槽工程为研究对象,对已采用m法确定弹簧刚度的梁杆模型处理桩基础的中线穿黄U形渡槽抗震评估进行了探讨,应用本文建立的桩体土体动力相互作用模型和计算程序,分别比较了这两种模型的上部结构和桩体的位移和内力特性,结果表明对于桩体的内力和位移,无论是动力还是静力结果,两种模型比较接近,但上部结构的内力和位移,静力情况还相当接近,动力作用下却有一定差别,大部分量值有限元法大,个别量值m法偏大,这是值得注意的。虽然本文的研究只是特例,但对中线穿黄U形渡槽及其它工程的抗震评估具有一定的参考价值。