变刚度桩筏基础是一种新的桩基础形式,突破了传统“等桩长、等桩距、等桩径”的设计理念。目前,对空间变刚度桩筏基础的承载变形机理还缺少系统研究,没有形成一套系统成熟的实用设计方法。因此,本文在已有研究的基础上对变刚度桩筏基础承载性状进行了深入探讨。本文建立了基于三维有限元-无限元-接触面单元非线性耦合数值模型,以此来分析变刚度桩筏基础的竖向承载性状。土体本构关系采用Duncan-Chang模型;桩和承台采用线弹性模型;桩-土接触面采用弹塑性无厚度Goodman接触面单元。本文主要研究内容如下:1.长短桩桩筏基础竖向承载性状;(1)对比分析了均质土和成层土情况下,变刚度桩筏基础竖向承载性状;(2)分析了不同筏板厚度情况下,变刚度桩筏基础竖向承载性状;(3)对比分析了,在总桩长相等的条件下,变刚度桩筏基础与“等桩长、等桩距、等桩径”桩筏基础的承载特性;(4)主要探讨内容:沉降及沉降差分布情况、承台整体弯矩分布情况、桩顶轴力分布情况;2.刚-柔性桩桩筏基础竖向承载性状;(1)分析了“等桩长、等桩距、等桩径”桩筏基础,在边桩和角桩采用低强度混凝土,中心区域的桩采用高强度混凝土时,竖向承载特性;(2)分析了长短桩桩筏基础,在边桩和角桩采用低强度混凝土,中心区域的桩采用高强度混凝土时,竖向承载特性。研究结果表明:在总桩长相等的条件下,采用长短桩变刚度桩筏基础,能大大降低承台的整体弯矩、明显减小承台的沉降差、促使桩顶轴力分布更均匀;虽然承台厚度增大可以促使承台沉降更均匀,但也会使承台内力增大,桩顶轴力分布不均匀;仅仅通过降低角桩和边桩的混凝土强度对改善桩筏基础的承载性能效果甚微,采用刚性长桩和柔性短桩桩筏基础最经济合理。