桩筏基础具有良好的承载、减沉、调平(减少沉降差)功能,是高重建筑物或软土地基上建筑物常用的基础型式。随着桩筏基础在土木工程中应用的普及,桩筏基础的研究已成为岩土工程中的一个重要课题,也是土木工程设计的一项关键技术。本文对桩筏基础的工作性状和分析设计方法进行了系统和深入的研究。 通过对国内外专家、学者、工程技术人员对桩筏基础的共同研究成果的分析和总结,得出桩筏基础的工作性状、影响因素,以及适用的分析原理、分析方法。认为在分析中必须引入与地基土工作状态相符的非线性工作性状,对桩-土-筏共同作用进行研究。 本文对有限元程序MARC中的线性扩展D-P弹塑性地基模型基本原理、参数进行了详细介绍。研究了不同加载条件下线性扩展D-P模型与M-C模型的拟合关系,从而通过一般的地质勘查报告中提供的弹性参数和c、(Φ) 得到线性扩展D-P弹塑性地基模型计算分析所需要的参数值。 借助有限元软件MARC,通过把加载过程分为三步,考虑桩筏基础的施工过程,建立三维有限元分析模型,对竖向荷载作用下的桩筏基础性状进行研究。比较了弹性及弹塑性地基模型分析结果的差异,验证了弹塑性地基模型的分析结果更加符合实测资料。研究了弹塑性地基模型桩筏基础的工作性状,得到一些有益结论： (1)在相同条件下,弹塑性地基模型的筏板内力、桩顶反力比值、差异沉降比弹性地基模型小,大量实测结果也证明弹性地基模型的计算结果夸大了桩-桩、桩-土的相互作用,实际荷载作用下由于桩端及桩侧土体会进入塑性状态,所以单桩受相邻桩的影响会减小,因此弹塑性地基模型更加符合事实。 (2)对于弹性地基模型,随着荷载的增加,差异沉降成线性增大；弹塑性地基模型在荷载较小时,随着荷载的增加,差异沉降开始也成线性增大,但在荷载开始使土中产生塑性变形后,增加幅度变小,当达到一个最大的值之后又逐渐减少。 (3)对比筏板基础和桩筏基础的荷载-沉降曲线可知,在相同的沉降下,桩筏基础承载力显著地大于筏板基础的承载力；而在相同的荷载下,桩筏基础沉降显著地小于筏板基础的沉降。因此筏板基础加桩后可以显著地提高基础的容许承载力和减少沉降。 (4)对比高承台群桩基础和桩筏基础的荷载-沉降曲线可知,在荷载不大、沉降较小的情况下,桩筏基础的荷载主要由桩承担；随着荷载的增加、沉降的增大,桩筏基础的桩承载力达到极限,后续增加的荷载主要由筏下土承担。 (5)角桩和内部桩的桩顶反力的比值随着荷载和S/d的增加而减少,当S/d≥6,在上部结构荷载达到一定程度,桩端土产生一定的塑性变形之后,各桩所承担的荷载趋于均匀分布,此时可以忽略桩筏基础的群桩效应,中、角桩可以同时达到各自的极限承载力。 根据本文关于桩筏基础的研究工作,并结合《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)以及其他桩筏基础共同作用设计方法,提出了“定性-定量-优化”的设计方法。并用工程实例证明这种方法的适用性。