基坑支护与开挖是土木工程中经常遇到的传统课题。它是一项技术复杂、带有经验性和风险性的工程。随着基坑支护研究的深入和基坑支护设计实践中对常出现过于冒进或过于保守的现象,支护结构的优化设计成为广大专业技术人员关注和探讨的课题。为探讨上述课题的内在作用机制,本文结合作者所在单位2004年以来对内撑式排桩支护结构的设计优化分析研究,着重进行以下几方面的工作:首先回顾与分析了基坑支护设计优化历程,概括了基坑支护优化原理与优化途径(层次),目标函数的选择与优化模型的建立以及优化设计方法等三方面的研究方向与进展。其次在分析内撑式排桩支护结构受力与变形特征及设计优化空间的基础上,基于满应力优化准则,完成了设计变量X和目标函数f(X)的选择,建立了支护桩-内支撑(节点)部位的设计优化数学模型。接着运用数学力学的方法分析推导了等效抗压容许应力σ_c和等效抗弯容许应力σ_m的各种取值方法和相应的计算公式,完成了三种等效σ_c、σ_m的取值方法的比较与讨论。然后简要分析与讨论了支护桩-内支撑(节点)部位腰梁(围檩)的复杂应力状态及其对节点内力与变位的影响。最后给出了软土区该类支护结构设计优化的实例,验证了本文所提方法的准确性与有效性。本文首次提出了内撑式排桩支护结构中关于支护桩-内支撑(节点)部位的设计优化数学模型及等效抗压容许应力σ_c和等效抗弯容许应力σ_m的概念,指明了等效抗压容许应力σ_c、等效抗弯容许应力σ_m的本质和分别代表的物理意义。本文基于满应力优化准则所提出的支护桩-内支撑(节点)部位设计优化模型,属局部优化解,力学概念清晰,简洁实用,可供同类基坑设计优化时借鉴。