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摘要
为揭示竖向地震荷载作用下桩土系统的耦合动力特性，首先将基桩视为具有径向和竖向变形的三维轴对称杆件，采用Hamilton变分原理建立其运动方程，而桩周土体视为充满流体的三维多孔连续介质，采用Boer多孔弹性介质模型描述其动力学行为。在不引入势函数的情况下，先将土骨架的体积应变和孔隙流体压力作为中间变量处理土体运动方程，然后采用分离变量法求解土体和基桩的运动方程，进而结合桩-土系统的边界和连续条件，推导得到桩顶的运动放大系数和运动响应因子解析解。通过与相应有限元模型数值计算结果及已有解的比较，验证所提出解的正确性。最后分析桩土主要参数对桩土耦合系统动力特性的影响，得到了一些有意义的结论，可为相关工程实践提供参考。研究结果表明：当桩长径比较小时，基桩的径向变形对饱和土-桩系统的动力响应存在显著影响，忽略基桩的径向变形，将高估桩土系统的共振行为；对于单相土而言，在低频阶段，桩顶响应相对于自由场表面响应偏小，在高频阶段，其随着桩长径比的增大而偏大。桩土系统的共振行为发生于激振频率接近于土体自由场的自振频率。随着桩长径比的增大，桩土系统对基岩运动的放大效应呈增大趋势；对于饱和土而言，饱和土层表面的响应与基岩运动基本上一致。随着桩长径比的增大，桩土系统对基岩运动的放大效应呈减小趋势。
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