管桩因施工方便、承载力高、质量可靠等优点,在现今各种海上建筑基础中已得到了广泛的应用。与实心桩及其他桩型相比,因其中空的特点,其受力机理更复杂。而管桩在服役期间常常受到多种荷载作用,当荷载存在偏心或者桩基本身不存在对称面时,桩基础将发生扭转变形,即便是对称结构,在荷载作用的转动力激发下也会发生扭转振动,这些都使得扭矩的作用对桩基承载性能的影响不可忽略。目前,对于桩基的扭转动力响应研究还主要集中于实心桩,对于复杂情形下管桩扭转振动的研究还相对有限,有必要对其进行展开研究。本文共分为五章,主要做了如下工作:1、通过概括和总结,从实心桩、管桩、异形桩及群桩四个方面用大量文献概括了国内外的桩基扭转动力响应研究现状,归纳总结了已有考虑桩顶柔性约束、非均质土等因素的桩基研究方法及问题,对现有相关研究成果中存在的优缺点及适用性进行了讨论。2、研究了桩顶柔性约束下非均质饱和土中管桩扭转振动问题。基于Biot波动方程及Novak薄层法理论,采用非线性弹簧模型近似代替上部结构对管桩的柔性约束,并考虑土体剪切模量沿深度的非均质变化,在求得桩周土和桩芯土扭转动力阻抗的基础上,将管桩扭转振动方程离散成差分格式,最终获得了桩顶柔性约束下非均质饱和土中端承管桩扭转振动的频域响应。将所得解退化到实心桩及管桩的频域解,并与已有文献进行了对比,验证了解的合理性。通过数值算例,分析了各种参数对频域内桩顶动力阻抗等结果的影响。3、研究了层状饱和土中端承管桩的瞬态扭转振动问题。首先,利用分布式线弹簧模拟土层间的相互作用,并通过Laplace变换和分离变量法对Biot波动方程进行解耦,结合提出的简化层间模型和桩-土接触面的位移、应力连续条件,对各节段管桩在变换域内的扭转振动响应进行求解;之后,借助阻抗函数传递原理和Laplace数值逆变换,最终获得了层状饱和土中管桩瞬态扭转振动的时域解答。将所得解退化与已有文献进行了对比,验证了解的合理性。通过数值算例,分析了各种参数对时域内桩顶动力阻抗结果的影响。4、研究了径向非均质饱和土中管桩非线性扭转振动问题。利用径向非均质土体模型,考虑因受荷载扰动而导致的土体非线性,建立了横观各向同性饱和土体中的桩土计算模型。采用等效线性模型模拟土体非线性效应,通过分离变量法对土体方程进行求解,结合径向土层之间的边界条件,采用系数传递的方法,得到土体位移形式解。结合桩-土接触面的位移、应力连续条件,进一步求得了管桩在频域内的扭转振动响应,获得了桩顶阻抗等结果的解答。将所得解退化到只考虑桩周土径向非均质、土体的非线性效应及横观各向同性的三种情形,并与已有文献进行了对比,验证了解的合理性。通过数值算例,分析了各种力学参数对管桩动力特性的影响。