随着城市的发展，超大面积深基坑越来越普遍。受大面积、大体量的影响，支撑类支护结构不仅缺乏经济性，还严重干扰土方开挖及地下室施工，工效较低;锚索支护因侵占周边地下空间，许多地区受到限制;双排桩结构支护深度较浅，难满足深度大于10m的基坑。为解决上述支护结构的不足，铁科院深圳院提出一种衡重式双排桩支护结构，且应用于实际工程，工程效果良好。　　衡重式双排桩结构由上部L形衡重台和下部双排桩组合而成。衡重台具有一定的卸荷作用，使得支护结构受力减小，同时提供与土压力作用效应相反的弯矩使得下部排桩正截面弯矩减小，结构整体抗倾覆能力显著提高;下部的双排桩与衡重台刚性连接形成门架式结构，具有较高的抗变形和协调前后排桩弯矩的能力。由于其受力机理较复杂，力学性状、变形机理及破坏模式尚不清楚，设计计算方法不系统、不完善，制约该新型结构的推广与发展。因此，对衡重式双排桩相关特性进行深入研究，完善设计方法，具有重要的理论和工程实际意义。　　本文通过理论分析、数值模拟、土工离心试验和现场测试等方法对该结构的受力和变形特性及破坏模式进行了研究分析，主要研究内容如下:　　(1)基于卸荷板理论、土拱理论及双排桩土压力分配法，改进了双排桩土压力分配法无法考虑后排桩间距影响因素的问题，提出衡重式双排桩结构的主动土压力分布模式。根据主动土压力分布模式建立弹性支点法计算模型，并通过参数敏感性分析法对计算模型中的三项重要参数——前后排桩土压力分配系数、后排桩抗力弹簧比例系数m值和后排桩嵌固点位置等进行归纳分析，得到对内力、变形最敏感的参数为后排桩嵌固点位置。引入以综合摩擦角倾角线与后排桩交点为嵌固点，建立衡重式双排桩的计算模型。　　(2)采用有限元分析软件PLAXIS2D建立分析模型，研究了结构重要尺寸参数变化对结构变形、弯矩及剪力的影响，主要分析了前后桩排间距、衡重台水平板埋深、衡重台水平板宽度等参数的影响规律。并提出了合理的结构尺寸参数。　　(3)通过1∶80的缩比例土工离心模型试验和有限差分法对衡重式双排桩破坏模式进行研究。首先开展6组土工离心试验;其次基于土工离心试验成果进行有限差分进行拓展模拟分析，分别分析了不同土质条件、前后排桩长等因素对稳定性的影响规律，并提出稳定性分析方法。　　(4)引用2个工程实例，分别用理论计算和有限元分析两种方法进行综合对比分析，验证了本文研究所提出的衡重式双排桩设计计算模型和方法的合理性。根据试验和数值方法的结果，总结并提出了衡重式双排桩结构整体稳定性、抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性的分析验算方法。　　本文的研究工作取得以下创新成果:　　(1)提出了衡重式双排桩土压力分布模式，并基于该分布模式和综合摩擦角法提出了弹性支点法的设计计算模型。通过工程案例验证，两者计算结果基本一致，因此该模型可作为衡重式双排桩设计计算模型。　　(2)分析总结了排距、衡重台的布置与尺寸等对结构的变形和受力的影响规律，并提出了合理的布置方式与尺寸。其中，受力和变形规律为:1）在4～8桩直径范围内，排距越大变形越小，弯矩、剪力绝对值越大;2）衡重台水平板埋深过浅或过深均导致结构变形、弯矩及剪力增加;3）衡重台水平板宽度越大结构变形越小，对弯矩、剪力的影响较小。综合变形、受力等因素，合理的结构布置方式与尺寸分别为:1)前后排距为3～5桩直径;2）衡重台水平板埋深为1/5～1/3的基坑深度;3）衡重台水平板宽度宜大于排桩结构宽度1～2m。　　(3)分析总结了衡重式双排桩的破坏模式及桩长对破坏模式的影响规律，具体为:1）衡重式双排桩有三种破坏模式:倾覆破坏、整体失稳、整体滑移;2）衡重式双排桩变形和破坏规律不仅与桩的嵌固深度有关，还与地基土抗剪强度和刚度有较大关系;3）在单一、较硬的地层中，基坑破坏模式总体上呈现为倾覆式破坏;4）在单一、土质较软的地层中，基坑破坏模式与前后排桩的嵌固深度有关，嵌固深度较浅时以整体失稳破坏为主，嵌固深度达到一定范围后破坏模式呈现为倾覆破坏;5）在上硬下软的地层中，基坑破坏模式基本上呈现为整体失稳破坏;6）在单一、较软的地层中，嵌固深度在某一特定深度时，基坑失稳变形呈现为整体水平侧移即整体滑移破坏。　　(4)提出了衡重式双排桩的抗倾覆稳定性、整体稳定性、抗滑移等多种工况下的计算方法。