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我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，随着社会的发展、社会财富和人口的高度集中，地震灾害对人类社会所造成的损失越来越大，因此，广大研究者和工程技术人员在实践中逐渐意识到将上部结构和基础作为一个相互作用的整体来进行设计是非常必要的。本文将工作重心放在研究地震作用下土体的力学特性、以及土-结构相互作用(Soil-Structure Interaction，简称SSI)问题，通过一系列室内单向剪切和动力循环单剪试验，深入研究了土的静力和动力学特性，并进行1/4大比例桥梁墩柱模型试验研究，以此为原型建立了在两种不同类型的地震动记录下的刚性固结基础和考虑桩-土-桥墩柱结构相互作用的有限元模型，以期通过一系列理论分析与试验研究对土体的力学特性和SSI问题有一个深入的认识。本文共分四章，每章的主要内容有:1.总结了国内外土-结构动力相互作用研究的现状及其发展水平，评述了已有研究成果的优点和不足之处，提出本文针对土-结构动力相互作用问题研究的思路和方法。2.针对含水率、固结压力对非饱和砂土的力学特性的影响进行了单向、循环剪切试验研究，研究并分析总结了含水率、固结压力对非饱和砂土的力学特性影响的规律，取得了实验场地非饱和砂土的静力和动力参数，为后续有限元建模打下基础。3.对非饱和砂土与钢板界面的接触非线性力学性能进行了试验研究，深入研究了接触界面粗糙度、法向压力对于接触面力学行为的影响。4.进行两个桥梁墩柱模型试验，对比分析在近场地震作用的加载制度下桩-土介质-桥梁墩柱相互作用体系和完全刚性地基的桥梁墩柱的抗震性能，包括墩柱的滞回性能、骨架曲线等；以桥梁墩柱模型试验为原型，利用ABAQUS有限元分析软件建立了在两种不同类型的地震动记录下的刚性固结基础和考虑桩-土-桥墩柱结构相互作用的有限元模型，通过对比分析两个模型，从桥墩柱顶位移、加速度和桥墩底应力的角度来研究桩-土介质-桥梁墩柱相互作用体系的抗震性能。