本文全面系统地回顾与总结了关于土-结构动力相互作用的研究方法的历史和现状。土-结构动力相互作用研究的对象重要、研究内容复杂以及研究方法具有多样性,一直受到广泛地关注。本文针对土结构动力相互作用研究中存在的一些问题,比如考虑土-结构动力相互作用的结构自振特性的时域识别、实际地基土集总参数模型的建立、地震作用下桩-土动力接触的模拟等问题进行了详细地研究。研究内容主要有以下四个部分: 第一部分,针对三维浅层场地动力计算问题,给出了一种交错网格四阶差分计算方法,并编制了计算程序,为自由场地三维计算提供了一种新的计算途径。 第二部分,在结构抗震计算中,我们只有知道了结构自振特性,才能对结构进行计算分析。针对结构自振特性的频域识别方法存在的许多缺陷,比如当记录数据从时域转换到频域过程中容易导致数据信息的部分丢失以及传递函数的处理存在较大误差。本文提出了一种引入ARX(Auto-Regressive Exogenous)参数模型进行时域识别的方法,并提供了一种简单有效的方法来确定此模型参数的阶数,并利用实际地震观测资料识别了考虑土-结构动力相互作用后的结构自振特性。 第三部分,现有地基土集总参数模型中的参数都是基于均匀弹性半空间来确定的,而实际土介质是非常复杂,具体表现在不均匀、各向异性、以及非线性,此时,基于弹性半无限地基的集总参数法将不再适用,为了解决这一问题,本文以地基土双自由度集8参数模型为基础,提出了根据现场地震动记录,利用阻尼最小二乘反演模型中的各参数值和利用EKF(Extend Kalman Filter)滤波技术进行状态参数时域非线性估计对模型参数进行识别的两种方法,解决了实际复杂成层地基的简化集总参数模型如何建立的问题。本文还对EKF滤波方法进行了改进,并把改进的EKF方法应用到结构的健康安全监测问题中,给出了一个剪切型结构的层间刚度的识别算例。 第四部分,研究了软弱场地上桩-土-结构的动力相互作用,本文针对目前常用的Goodman接触单元中的一些缺陷,建议了一种改进的Goodman接触单元,编制了Fortran有限元计算程序,利用Seed的等效线性化方法考虑了土层的非线性,并利用此接触单元进行了不同的算例分析。 概括起来,具体的研究内容和取得的研究成果包括: 1.首先对场地的地震动力反应进行了研究。根据三维FDM(Finite Difference Method)研究地震波在自由场地中的传播的理论与方法,编制了浅层场地四阶交错网格三维有限差分地震反应