地下连续墙基础作为一种新型的桥梁基础,具有良好的工程特性,在日本已有广泛的应用,虽然国内应用的工程实例极少,但是已得到大量学者的高度重视,尤其在井筒式地下连续墙基础的承载机理方面已取得丰硕的成果,但其施工成本偏高。变截面井筒式地连墙在井筒式地连墙的基础上作出优化和改进,保持了良好的工程特性和经济性,具有巨大的工程应用价值。目前,还未见变截面井筒式地连墙的报道,有关的应用和研究才刚刚起步,本文采用数值模拟与理论分析相结合的方式,对变截面井筒式地连墙的竖向承载性状进行了深入研究,具体在以下几个方面:1)通过变截面地连墙与井筒式地连墙基础竖向承载性状的对比分析,研究变截面地连墙的竖向承载特性;2)以基本算例为基础,建立四种不同闭合段墙高和五种不同开放段墙宽的变截面地连墙基础模型,分别对比分析闭合段墙高和开放段墙宽对变截面地连墙竖向承载性状的影响;3)以基本算例为例,对井筒式地连墙和变截面地连墙做简要的经济、技术性对比分析;4)建立了两种典型地质模型(地质模型一:墙周土为均质软土;地质模型二:上半段墙周土为软土,下半段墙周土的土层强度参数强于软土,弱于墙端土,即形成墙周土“上软下硬”状态。)的变截面地连墙模型,分析两种工况下的变截面地连墙竖向承载性状;5)通过理论分析,探究变截面井筒式地连墙竖向承载力的计算方法。通过以上工作,本文取得了以下成果:(1)变截面地连墙的墙顶荷载由外摩阻力、内摩阻力、侧边摩阻力、闭合段墙端阻力、开放段墙端阻力、承台土反力共同承担。变截面地连墙墙身深度一定时,相同开放段墙宽和加载条件下,闭合段墙高越低,其可承受的极限荷载越大;内摩阻力发挥深度越大。变截面地连墙墙身深度一定时,相同闭合段墙高和加载条件下,开放段墙宽越小,其可承受的极限荷载越小,但内摩阻发挥深度越大。(2)根据地下连续墙的施工工序,占施工成本比重较高钢筋的制作安装、混凝土的浇筑等施工工序进行经济性分析,基本算例中,井筒式地连墙的直接工程费分别比闭合段墙高15m、开放段墙宽4.8m的变截面地连墙的直接工程费高出了28.06%,但其极限承载力仅下降了3.46%;因此,针对基本算例的情况,从施工成本和竖向承载力两方面考虑,变截面地连墙的承载效能更高,且其闭合段墙高宜在整体墙体深度的50%~60%,而开放段墙宽宜在地连墙内边长的60%~70%。(3)两种典型地质模型中,变截面地连墙的竖向承载性状受到土层强度参数的影响,荷载分担比有所不同。综合两种典型地质模型中变截面地连墙的竖向承载性状,结合施工成本考虑:地质模型一情况下的变截面地连墙的闭合段墙高宜在整体墙体深度的40%左右,而开放段墙宽宜在地连墙内边长的65%~75%;地质模型二情况下的变截面地连墙的闭合段墙高宜在整体墙体深度的40%左右,即闭合段墙端进入土层2中2m以下,而开放段墙宽宜在地连墙内边长的60%左右。(4)通过理论分析,提出了适合于变截面地连墙基础竖向承载力的近似计算方法,并与算例中数值计算结果进行对比,进一步确定了近似计算方法中的安全系数取值范围。