目前，在高速铁路及客运专线的建设过程中，出现了许多新的路基结构型式，桩板结构作为一种新型路基结构型式，具有稳定性好、舒适度高、少维修、刚度大、耐久性好、经济实用等诸多优点，在工程中得到了广泛应用，但其相关理论研究还不够完善，尤其在桩板结构各部分参数的选择和受力机理方面有待于进一步研究。基于此，本文运用正交试验、室内模型试验和有限元数值模拟的手段，较为系统地研究了非埋式桩板路基结构设计参数的优化及各部分承载特性问题，比较分析了有托梁和无托梁两种结构型式在静力荷载下的沉降及受力特性。以期为高速铁路桩板路基结构的设计提供技术依据。本文主要进行了如下方面的探讨：（1）首先，对高速铁路复合地基常见的结构型式进行了综述，针对桩板结构这种新型复合地基型式，总结了桩板结构在国内外的应用实例，通过概括桩板结构的研究状况，归纳了目前研究存在的一些问题，提出了本文研究的主要内容及研究的基本线路。（2）在简述桩板结构路基的特点及分类、设计方法、设计原则等相关理论的基础上，确定出本文研究的桩板结构型式为无托梁桩板结构和有托梁桩板结构两种非埋式桩板路基结构。（3）采用正交试验的方法，从技术角度和经济指标出发，确定了若干目标函数，设计了16组正交试验方案，计算了每一试验方案对应的目标结果，应用极差分析的方法，综合比较了每一目标函数的主要影响因素。通过对主要影响因素的分析，对所研究的桩板结构各部分参数进行了优化分析，得到了各参数的合理取值区间。（4）在优化后的参数取值区间中，选择了一组参数作为桩板结构原型。运用单位影响线加载的方法，得到了最不利加载位置，确定了加载工况。运用几何相似的方法，进行了室内模型试验，分析了中跨加载、两边跨加载、中跨及一边跨加载、三跨满布加载四种加载工况下无托梁和有托梁两种桩板结构路基在静力场下变形机理及桩板结构中桩、承台板、托梁的受力特性。（5）采用MIDAS/GTS软件建立了三维数值分析模型，对两种桩板结构型式沉降变形与受力特性进行系统分析，研究了四种加载工况下桩板结构变形、桩身轴力、承台板应力、托梁应力及板底土压力的分布情况，为桩板路基结构的应用提供了一定的参考。