桩网结构路基具有施工工期短、侧向变形小、工后沉降小等突出优点,在高速铁路的建设中得到了广泛的应用。桩网结构路基受力机理非常复杂,路基内部土拱效应以及土工格栅受力机理是桩网结构路基的两个关键问题。本文通过高速铁路桩网结构路基足尺模型试验对路基内部的土拱效应以及土工格栅受力特征进行了研究。该模型试验装置配备了先进的动力加载系统,可以实现列车移动加载的模拟,最高速度可达360km/h。模型试验采用布置在桩帽周围的水袋泄水来模拟桩间土的固结沉降。路基内部不同高度处以及不同位置处埋设了多个土压力盒以测试桩网结构路基内部土压力、附加动静应力的分布特征,同时采用了布拉格光栅、分布式光纤传感器对不同工况下的格栅拉力进行了测试。静力条件下路基内部的土拱效应是研究土拱效应的基础,本文通过路基填筑过程、路基静力加载、桩间土固结沉降对其进行了研究,分析了三种工况下路基内部土拱效应的发展规律以及路基内部土压力的分布特征。分析了桩网结构路基内部附加静应力的传递规律。最后用三种典型的土拱效应计算公式和模型试验结果进行了对比,通过对比发现土拱计算公式具有一定的适用性。路基在运营期间不可避免受到交通荷载的作用,本文通过加载系统对路基进行了列车移动加载,研究了路基动力荷载作用下土拱效应的演化规律以及路基内部动应力的分布特征,对比分析了土拱效应对路基动应力分布的影响规律,提出了桩网结构路基内部动应力的计算方法。通过模型试验测试结果分析了土工格栅的荷载转移作用,分析了土工格栅加筋作用的影响因素,分析了土工格栅拉力的分布特征,评价了现有的规范设计方法。文章最后通过模型试验结果得到的动应力计算方法以及加固桩累积沉降发展模式,提出了一种控制加固桩累积沉降的桩承式路基设计方法,并进行了实际工程案例计算分析。