对承受水平荷载或力矩作用的桩基静、动力学特性的研究已越来越受到各国学者广泛的重视。海洋平台等近海工程的桩基经常受到波浪荷载、冰荷载和风荷载等强烈环境荷载的联合作用,因而承受着较大的水平荷载,可能发生较大的水平变位。对于水平静荷载及循环荷载,P-Y曲线法是一种能较好地反映桩基非线性变形特性的方法。此外,在高、重、大建筑物的抗震计算中,桩基水平振动的分析计算是整个抗震设计的核心。仅仅从静力角度的分析已不能满足工程设计的要求,桩基的横向动力特性已受到了越来越普遍的关注。在动态问题中,不仅需要知道水平位移及应力的变化规律,而且还要研究静态问题中所没有的频率相关性、共振现象和其它复杂的非线性特性。在近海工程与海港工程中大量采用的桩基结构物在恶劣海况的强烈动荷载作用下会进入非线性状态并危及结构物的安全。因此,有必要对在动荷载作用下桩的非线性特性给予高度的重视,并深入开展这方面的研究。 本论文运用非线性动力学原理,对在横向力作用下单桩的非线性力学模型进行分析,从而找出对在横向力作用下单桩力学行为起主导作用的因素。理论分析与数值模拟的有机结合即可说明理论的合理性,也可证实数值模拟的可靠性。 本文的研究工作及特色如下: (1) 研究了桩—土相互作用性状,重点论述了P-Y曲线作为桩周土模型的计算方法。正确模拟桩周土的性态并有效的考虑其对桩的反应的影响,分析和选取适当的桩周土模型,如连续介质解析理论方法、文克尔地基梁模型法、有限元和边界元理论方法、P-Y曲线方法等。 (2) 探讨了水平承载单桩与群桩的分析计算方法,计算和分析经由上部结构向桩基础传递的或由土压力施加于桩基础的水平荷载作用下桩基础的变位及承载力等。 (3) 探讨了如何利用P-Y曲线求解水平承载桩变位、转角、弯矩和桩身剪力等,分析P-Y曲线法和弹性地基反力法的区别,研究P-Y曲线法在水平承载桩计算中的特点,同时寻求选取P-Y曲线计算参数的正确方法。