壁桩框架结构是一种适用于海洋软土地基的新型结构,其承载机理和破坏模式不同于现有的双排桩支护结构和板桩码头结构,壁桩结构的土压力分布规律和前、后排桩与土体之间的传力机理尚不明确,有待进一步的理论分析和试验论证。该结构中PHC桩布置紧密,桩间距远小于现有的高桩码头结构及双排桩支护结构。在后方回填荷载作用下,地基将发生变形并对PHC桩产生水平挤压及绕桩流动,桩-土相互作用受到地基土抗剪指标、土体压缩系数、桩-土相对刚度、桩间距、桩径与桩间距之比、堆载大小等因素影响,如何建立具有足够精度的计算模型并求解桩身位移和内力有待进一步研究。本文针对上述问题,对壁桩框架结构及其水平承载力特性开展了一系列工作,主要内容及结论如下:(1)基于极限平衡理论对壁桩框架结构进行受力分析与简化,考虑排距和非均质土中截桩力的影响,建立了稳定性模型及相应计算方法;基于弹性地基反力法建立了平面杆系有限元模型以求解结构内力和位移,模型中以荷载迁移的方式考虑了排距对桩-土相互作用的影响;结合壁桩框架结构试验工程实例验证了上述设计计算方法及平面有限元计算模型的合理可行性,并对壁桩框架结构稳定性及桩基内力的影响因素进行了分析。(2)结合工程实例建立了整体三维有限元模型,通过与工程试验观测结果的对比,验证了数值模型的正确性;随后建立了一系列均质土体中单排桩结构的三维有限元模型,用以对比分析桩间距从8 D减小至0.1 D过程中桩身变位、弯矩分布、土体表面隆起和塑性变形区位置等方面的差异。(3)建立了不同排距和桩间距的均质土体中双排桩结构三维有限元模型,对比了前、后排桩与单排桩结构在桩身弯矩分布、桩周土体位移及塑性区分布和桩身P-Y曲线等方面的异同点。前排桩可按照单排桩结构P-Y曲线进行设计;后排桩的P-Y曲线初始斜率与单排桩结构一致,采用位移控制标准,极限土抗力约为单排桩结构的0.3～0.5倍。(4)考虑到壁桩框架结构中主要由前排桩承担水平荷载,而前排桩可按照单排桩进行设计,因此采用有限元数值计算方法重点研究了侧向受荷单排桩结构的桩身P-Y曲线随桩间距、埋深、土质参数的变化规律,对桩身P-Y曲线的土抗力极限值和初始刚度值分别进行了非线性拟合,得到了小间距单排桩结构的P-Y曲线表达式。(5)根据桩身P-Y曲线表达式,利用FORTRAN语言编写了平面刚架有限元计算程序,基于地基土的弹塑性特性,对壁桩框架结构的影响因素(包括斜桩、桩间距、桩长和结构前后泥面高差)进行了分析。结果表明设置斜桩对减小桩顶水平位移量、改善桩身内力分布的效果显著;桩底达到嵌固后继续增加桩长、桩间距在0.1 D～1 D之间变化时,桩身变形和内力的变化并不明显。