目前,城市交通发展进程迅猛,地上交通与地下交通交相辉映,共同承担着城市运输功能,发挥着解决拥堵问题的作用。地下交通具有快捷、舒适及环境良好等优点,正在成为当前多数人市区出行的选择。但在地下交通建设过程中不可避免会出现下穿已有建筑的难题,桩基托换正是解决此类问题行之有效的方法。近年来地铁建设速度加快,地下隧道开挖中下穿建筑的问题越来越多,结构也越来越复杂,从穿越高层建筑地基到复杂桥梁桩基等工程。技术和方法是解决此类问题的实践环节,理论问题更需要深入研究。本文结合实际工程,通过理论分析、试验分析以及有限元仿真分析,对桩基托换技术方案和梁与承台连接承载力进行了深入研究。主要内容有:(1)探讨了桩基托换的目的意义、发展状况以及当今仍存在的问题。根据桩基托换研究现状,认为理论体系的建立和完善是桩基托换工程实践中亟待解决的关键问题。(2)简要探讨了桩基托换的工作原理,分析了桩基托换施工方法及其施工中荷载传递过程。以国内某在建桩基托换工程为依托,结合其实际情况和托换结构体系,对该工程的托换技术方案进行分析研究。(3)探讨了桩基托换结构抗剪性能特征及其主要影响因素,考虑各因素对抗剪的作用,基于桁架-拱模型理论,提出了桩基托换结构抗剪受力模型。主要对斜截面抗剪模型进行分析,结合前人工作及本文研究,提出了桩基托换结构的抗剪理论公式。(4)采用植筋连接,制作了托换梁与承台连接部位的局部模型,进行了抗剪和抗滑移试验。通过对试验现象和试验数据分析,研究了植筋连接抗剪性能,验证了本文公式的正确性和可靠性,对理论计算和工程设计具有应用价值。(5)基于桩基托换抗剪理论及试验研究,利用有限元软件建立了依托工程中的桩基托换结构原型模型,研究了托换过程中托换结构的变形和受力。与试验结果对比,考虑结构的尺寸效应,可知有限元分析结果与试验结果吻合。有限元分析结果对工程实践具有指导作用。