在公路建设中，采用水泥搅拌桩等桩基处理地基时，横断面通常采用等桩长、等桩距的布桩方式，这种等刚度复合地基将导致地基在均布荷载作用下产生横向差异沉降；桥头纵向过渡段通常采用跳跃方式改变桩长或桩距，这使得过渡段将出现纵向差异沉降。纵、横向差异沉降均会使路面产生不同程度的病害，从而降低公路的使用性能。针对公路地基处理设计中存在的不合理布桩方式，本文提出了减少差异沉降的变刚度布桩思路，即通过合理调整桩长或桩距，优化复合地基的刚度分布，最终实现减少差异沉降的目标，并从试验研究、设计方法优化等两个方面围绕这一思路进行了研究和探讨，提出了变刚度复合地基的受力变形规律及优化设计基本方法，以期为完善变刚度复合地基处理设计打下基础。　　 首先，选取江苏省高速公路中常用的水泥搅拌桩复合地基为研究对象，依托江苏在建的济徐高速公路项目，通过变桩长和变桩距两种优化方案的现场试验，埋设相关仪器，获得了第一手实测数据，包括路堤荷载下变桩长和变桩距的水泥搅拌桩复合地基沉降（沿路堤横向断面沉降、纵向差异沉降）、深层水平位移、桩土应力比等。　　 然后，为了进一步掌握变刚度复合地基的受力及变形规律，以现场试验方案为基础，通过8组室内离心试验模型，分别进行了采用等桩长下等桩距、等桩长下变桩距和等桩距下变桩长的不同地基处理方案的离心模型试验，获得了各方案地基沉降（沿路堤横向断而沉降、纵向差异沉降）、桩土应力比等数据。　　 接着，与离心模型试验相对应，开展了有限元数值模拟分析，视水泥搅拌桩为理想弹塑性材料，采用Drucker-Prager模型，对土体采用修正剑桥模型，按与离心模型试验同断面、同参数并结合有限元模型相关要求确定有限元模型参数，运用ABAQUS大型有限元软件建立二维平面应变模型，对其地基沉降（沿路堤横向断面沉降、纵向差异沉降）、深层水平位移及桩土应力比进行分析。　　 通过上述试验研究（现场试验、离心模型试验、数值模拟分析）可知：　　 ①无论采用等桩长变桩距或等桩距变桩长水泥搅拌桩复合地基方案，现场试验、离心模型试验、数值模拟分析三种方法结果（沿路堤横向断面沉降、纵向差异沉降、土体深层水平位移、桩土应力比等）的趋势均具有较好的一致性。　　 ②无论采用等桩长变桩距或等桩距变桩长水泥搅拌桩复合地基方案，在减少用桩量，产生显著经济效益的同时，控制横向差异沉降的效果也很显著，甚至可以优于传统设计方法，且等桩长变桩距方案要好于等桩距变桩长方案。无论采用等桩距变桩长或等桩长变桩距水泥搅拌桩复合地基方案，均可大大调节纵向差异沉降，提高行车舒适性，且从减小纵向差异沉降来看，等桩长变桩距方案要优于等桩距变桩长方案，能更有效地减缓纵向差异沉降。　　 ③土体深层水平位移有两个极大值，一个位于地表以下较浅处，一个位于桩端平面以下附近；天然地基经过水泥搅拌桩复合地基处理后，地基最大侧向水平挤出位移区向地基深处转移，增加了地基的稳定性；就限制地基土体水平位移而言，变桩距方案外侧桩体有阻止土体深层水平位移的作用，变桩长方案由于外侧为短桩则没有这样的作用。　　 ④桩土应力比随桩长的增加呈现增加趋势，当桩底未进入下卧持力层时，桩土应力比明显减小；桩土应力比随桩距的增加先减小后增大，当桩间距超过2.Om后，桩分担的荷载明显增大。　　 ⑤地基采用水泥搅拌桩处理后，最大剪应力场转移到桩尖以下，在地基深处扩散，增加地基的稳定性；等桩长变桩距方案与等桩距变桩长方案相比，前者桩体的最大剪应力场的范围更大，即前者能更有效地阻止地基土体的侧向位移。　　 ⑥从设计、施工控制、质量检测、工程造价和现场试验效果等多方面来看，变桩距方案均优于变桩长方案。　　 在上述试验研究基础上，进行了如下的优化设计推导：　　 ①选取Gibson地基以符合工程实际，推导了圆形均布荷载作用下，Gibson地基上的沉降计算近似解。　　 ②给出了Gibson地基土条件下，矩形分布荷载中心线上某点的地表沉降计算公式。　　 ③采用剪切位移法，给出了单桩桩顶荷载与桩顶沉降之间的理论关系计算公式。　　 ④推导了Gibson土地基条件下，桩周土体沉降引起桩自身的沉降计算解析解。　　 ⑤推导了弹性条件下，不同桩长时桩对桩的相互作用系数计算公式。　　 ⑥针对传统桩-桩相互作用系数求解中的不足之处（只考虑桩桩之间的单向影响），本文以两桩之间存在的反复相互影响为基础，利用无穷等比级数求和，得到了单桩在单位荷载作用下计入两桩之间反复相互影响的桩顶沉降量。　　 ⑦提出考虑两桩相互作用情况下，桩i对桩j的作用系数计算公式。　　 ⑧推导了在多桩同时存在条件下，某桩对周围桩的名义作用系数。　　 ⑨提出了一种切实可行的简化计算方法，来考虑其它桩的存在对某一特定桩沉降的影响。　　 ⑩推导出桩土复合体的刚度近似计算公式。　　 (11)提出变桩长、变桩距复合地基调平优化设计步骤：第一步，建立计算模型，将半无限体的桩-土连续介质简化为相互离散的支承刚度不同的弹簧，确定土、单桩刚度参数，为了简化计算，不计入土-土相互影响，并将土-桩、桩-桩相互作用和影响凝聚到桩的弹簧刚度上；第二步，通过求解桩周土沉降引起的单桩i桩顶沉降量，获得周边群桩桩项受荷引起的单桩i桩顶沉降；第三步，通过桩土应力比，可分别得到均布荷载下横（纵）断面土体沉降曲线与各桩桩顶沉降量计算值；第四步，由横断面（纵向过渡段）预期的设计沉降曲线，和横（纵）断面土体计算沉降曲线，可以得到横（纵）断面上各桩顶位置设计沉降量及沉降量计算值，通过调整复合地基参数（如桩长、桩距），将桩顶差异沉降量（设计沉降量与沉降量计算值的差）调整为0，最终获得优化后设计方案。　　 本文还对该研究课题今后的研究方向进行了展望。