Rayleigh波是一种由P波和SV波在地表干涉形成的表面波，约占地震总能量的67%，Rayleigh波对地表建筑物及海上工程结构的破坏远大于横波和纵波，是地震学中的主要研究对象。近年来，钢管桩广泛应用于海上风机和作业平台等海洋工程，而桩基础与上部结构是典型的细长高耸结构，悬臂段的存在，降低了整体结构的固有频率，增大了动力荷载对支撑结构的动力放大效应，使得系统允许的频率范围比较狭窄，加之桩顶作用较大的集中质量，强烈的竖向地震通过高幅值的拉压作用可能造成桩基础的竖向承载力和刚度快速退化，进而引发结构破坏；同时《建筑结构抗震设计规范》也规定了8、9度区大跨度和长悬臂结构及9度区的高层建筑，应考虑竖向地震作用，以此来保证结构以及基础的安全性。因此，针对瑞利波作用下海洋环境中桩基础竖向振动特性的研究就显得十分必要。
　　本文基于解析法，较系统的研究了Rayleigh波(以下简称为R波)作用下海洋环境中管桩竖向动力特性，主要研究内容如下：
　　(1)根据Biot波动理论以及理想流体动力方程，引入势函数，基于R波特有的频散性，筛选出相对应的Rayleigh波波数，并根据流体层和饱和土层的边界条件以及连续性条件，求得了R波作用下流体层-半空间饱和土竖向位移的表达式。
　　(2)基于柱坐标系下饱和多孔介质的Biot波动方程，并引入Novak薄层法，求解出饱和介质中地震波作用下桩周土及桩芯土的桩土间竖向动阻尼，从而得出R波作用下饱和海床中管桩的竖向振动微分方程，分析了海水厚度以及以及桩土各参数对R波所引起的桩土耦合系统动力响应的影响。
　　(3)基于平面应变模型，将群桩中的单桩分别考虑成主动桩以及被动桩两部分，结合R波引起的自由场竖向响应与桩周土竖向动阻抗，建立饱和土中管桩的微分振动方程并求解，通过桩-桩相互作用的叠加，从而建立了R波作用下饱和海床中群桩竖向振动的理论计算模型，并进一步研究了桩距和桩数等参数对群桩振动特性的影响。
　　(4)针对径向非均质海床中群桩的竖向振动特性进行了研究；首先，将桩周土体沿径向划分多层，依据桩周土体的剪切刚度连续，推导出最内圈的土体刚度，进而建立径向非均质海床中主动桩在R波作用下的竖向微分振动方程，通过桩-桩相互作用的叠加原理，得出R波作用下径向非均质海床中群桩的振动特性，并在此基础上分析了扰动区域的划分圈数以及内外扰动区域模量比等参数对群桩竖向振动响应的影响。