对海洋资源的重视加速了海洋基础设施的建设，包括跨海桥梁和高桩码头。在这些工程中，由于桩基础具有较高的承载能力和良好的抗震性能，因此被广泛使用。桩基础在各种环境荷载下的结构完整性对于系统的可靠性至关重要，尤其是在地震荷载作用下，地震荷载可能导致桩基础遭受严重损坏[[1], [2], [3], [4]]。
近年来，桩响应分析领域的发展提供了多种方法，适用于单桩和桩群，包括复杂的数学公式和数值分析。先进的数值技术，如边界元方法[5,6]和有限元方法[7,8]，已成功应用于频率域和时间域中的控制方程求解。然而，这些数值方法的计算复杂性和耗时较长，限制了它们在大规模工程项目中的应用。因此，人们开发了简化的Winkler方法[9]。Winkler方法已经可以考虑桩-土相互作用、辐射阻尼、土的非线性、桩-土分离、液化效应以及群效应。
桩基础的地震响应涉及两种加载机制的复杂相互作用：由上部结构传递的惯性效应和由土体运动引起的运动效应。在工程实践中，运动效应通常被忽略[10]。然而，大量地震事件[[1], [2], [3], [4]]和实验研究[[11], [12], [13], [14]]表明运动效应的重要性。鉴于这些发现，一些地震设计规范[[15], [16], [17], [18]]要求在桩基础设计中同时考虑惯性和运动效应。
近年来，已经开发出能够同时考虑惯性和运动效应的伪静态方法[[19], [20], [21], [22], [23]]，用于桩基础的地震分析。Tabesh和Poulos[19]基于响应谱理论开发了一种单桩的简化伪静态分析方法。在此基础上，许多学者[[22], [23], [24], [25]]进一步扩展了伪静态方法，以考虑倾斜基础、液化土条件和非线性土行为。这些方法的发展表明，伪静态方法可以用于分析复杂的桩-土-基础系统。
尽管研究人员已经研究了伪静态方法中运动荷载的建模和准确性[26]，但惯性和运动荷载的耦合机制以及惯性荷载的具体效应仍需进一步探索。现有方法往往高估了作用在桩顶的惯性荷载[19,21,24]，并且通常仅适用于运动效应占主导的情况[21]。许多学者[12,21,27,28]认为这种高估主要是由于相位滞后效应，指出惯性荷载和运动荷载的峰值很少同时出现。然而，Tabesh和Poulos[19]指出，除了相位差异外，其他未识别的因素也会导致桩内力的预测不准确。相反，Tott-Buswell等人[24]将高估归因于响应谱分析中使用的系统阻尼比低估。为了解决这个问题，Chiou等人[25]在伪静态框架内建立了一种考虑桩-土-结构相互作用（PSSI）的阻尼比预测方法。然而，这种方法依赖于经验公式来考虑辐射阻尼，可能不适用于所有桩-土-结构条件。除了阻尼比外，上部结构的自然周期对于准确计算惯性荷载也至关重要。在当前的伪静态方法[19,21]中，上部结构的自然周期通常仅基于桩顶的静态侧向刚度来确定。这种简化进一步导致了惯性荷载估算的不准确性。
因此，本文旨在建立一种改进的伪静态分析方法，用于估算地震荷载下桩的内力。该伪静态方法结合了计算效率和操作简便性，提高了其在实际工程应用中的适用性。本文分为六个部分。第2部分构建了伪静态方法，并指出了该方法的不足之处。第3部分基于三维有限元分析（3D-FEA）开发了一个惯性传递系数，以修正从上部结构传递到桩顶的最大惯性效应，从而得到作用在桩上的等效荷载。第4部分通过全面的验证（包括与三维动态有限元分析和现有研究结果的对比）证明了改进伪静态方法的可靠性。第5部分进行了工程案例研究。第6部分总结了研究结论。
