本文依托国家973计划课题“特大跨桥梁全寿命灾变控制与性能设计的基础研究”(课题编号：2013CB036300)子课题四“复杂环境下深水基础承载行为演化与长期性能设计”(课题编号：2013CB 036304)以及“十二五”交通运输重大科技专项(2011 318494 160)《水深大于50m特大型桥梁深水基础适宜结构型式及其设计方法研究》,以沉箱-垫层-桩复合地基深水基础为研究对象,以琼州海峡大桥为工程背景,采用室内模型试验、理论分析及案例计算相结合的方法研究了该新型基础型式水平向承载性能。从理论分析、数值模拟以及试验研究三个方面总结了沉箱-垫层-桩复合基础的研究现状,目前该基础型式在国内深水桥梁基础工程中未曾使用,试验和数值模拟研究主要侧重于竖向承载力和沉降计算,对于大跨度桥梁等承受巨大水平向荷载的结构研究很少,常用的群桩水平承载理论分析计算方法仅可应用于有承台群桩,无法推广应用到桩复合地基,需要提出新的理论或数值计算方法。设计并开展了沉箱-垫层-桩复合基础的室内模型试验,采用钢板焊制沉箱模型模拟沉箱基础,用中砂、角砾、钢管分别模拟地基土、碎石垫层、钢管桩,以压力盒、应变计、位移计为测试元件,竖向和水平向千斤顶分别施加竖向和水平向荷载,记录了基础水平向承载力、沉箱水平位移、沉箱底部压力分布以及钢管桩应变,分析了桩数、垫层厚度、竖向荷载对基础的水平向承载力和位移影响,研究了竖向和水平荷载共同作用下桩复合地基中单桩的内力、变形及位移,总结了其破坏形式,提出了针对性的控制措施。总结目前单桩水平承载力的理论计算方法,推导了基于Cerruti解以及等代荷载法的桩侧被动荷载计算方法,提出了基于p-y曲线法的主被动荷载共同作用下桩土响应的计算方法,采用这些数值计算方法,对比模型试验桩身内力结果,验证了数值计算方法的正确性；推导了竖向荷载与水平荷载共同作用条件下竖向及水平向桩土荷载分配以及水平向承载力计算方法,提出了“分层总和法”的桩复合地基水平向位移计算方法,对比模型试验数据以及采用本文计算方法得到的水平位移、单桩内力以及基础承载力结果,理论计算结果与试验结果吻合良好,验证了本文提出的计算方法的正确性。利用前述简化计算方法计算了琼州海峡大桥基础的概念设计方案水平承载力,计算水平承载力大于荷载标准值,采用这样的基础型式和设计参数可以满足工程承载力要求。