随着我国海洋开发战略的逐步实施,桥梁建设逐渐由内河向近海扩展,深水跨海桥梁修建面临着软弱地基深厚、波浪、水流、地震、强风等复杂环境的巨大挑战,传统单一型式的桥梁深基础方案都存在难以避免的缺陷。群桩基础虽然具有良好的承载力,且能够有效控制地基沉降等优点,但需要较长的桩长,柔性长桩的整体刚度偏小及海上施工非常困难;对于单体沉箱基础,具有较高的竖向承载力,但对于地基沉降的控制难以满足使用的要求,因此,综合利用传统深基础的优点,将沉箱基础与桩基础进行组合形成带垫层桩箱基础。带垫层桩箱基础具有更高的竖向承载性能,在满足基础沉降控制要求的同时较桩基础更经济,且能够满足深水桥梁基础隔震要求等优势。本文依据前人对垫层、沉箱及复合地基已有的研究成果,采用室内模型试验及数字图像分析相结合的方法,研究了带垫层桩箱基础在水平及低周循环荷载下的受力特性。论文主要研究内容如下:(1)通过水平静载试验,分析了桩数、垫层厚度和竖向荷载对沉箱水平位移及桩身内力的影响,利用数字图像量测技术获取了土体位移场与剪切带。结果表明:桩数、竖向荷载可有效限制沉箱的水平位移,设置垫层可显著减小桩身弯矩及剪力;土体在垫层顶部形成位移集中区,产生局部塑性变形并不断扩大,最后局部塑性变形区贯通形成完整的剪切带。(2)通过水平低周循环试验,分析了加载方式、垫层厚度、循环幅值及次数对带垫层桩箱基础水平刚度、土体位移及桩身内力的影响。结果表明:带垫层桩箱基础的水平刚度随着循环次数的增加而增大,而滞回圈面积逐渐减小并趋于稳定;与水平静载试验相比,群桩中各基桩分担的水平荷载比例随循环加载发生重分配,后排桩的作用逐步得到更多发挥;当循环幅值较小时,前、中排桩所承担的弯矩值较为接近,随着循环幅值的增加,前排桩的作用得到加强;较无垫层情况相比,在水平静载及循环加载时,设置垫层均可显著减小前、中及后排桩的桩身弯矩;前、中排桩的桩顶剪力分担比随着循环幅值的增加而增大,后排桩则呈现逐级减小的趋势。