随着港口工程不断向外海深水水域发展以及跨海大桥等大跨结构的兴起,深水桩基这种特殊的桩基础形式得到越来越多的应用。相对于陆上和浅水桩基础,深水桩基所受荷载十分复杂,受水文条件影响很大,在设计和施工中要考虑到深水所引起的各种不利因素。另外,地基土是经过漫长历史形成的天然地质材料,其本构方程的复杂与多样性也使得深水桩基面临不少亟需解决的问题,有必要对其进行深入研究。本文首先对桩土相互作用问题及深水桩基的国内外研究现状进行了归纳总结;阐述了本文所用到的基本理论,包括混凝土损伤塑性模型的相关理论以及该模型相关参数的确定方法;土的本构模型理论以及基于这些理论形成的土的本构模型;探讨了地应力平衡的重要性。其次,研究了单桩承受竖向荷载时桩土作用的地应力平衡方法。本文设计了三种桩土作用时的地应力平衡方案,对比分析了地应力平衡后三种方案整体竖向位移及桩的竖向位移、平衡前后应力的变化情况;研究地应力平衡情况下当桩顶承受竖向荷载时桩的沉降量;将三种方案的分析计算结果与按照规范方法计算的结果进行对比,确定出适用于桩土相互作用的地应力平衡数值模拟方法。这部分工作的成果对今后进行桩土相互作用情况下地应力平衡问题的研究具有重要的参考价值。第三,研究水流作用下深水单桩的稳定性。基于流固耦合原理及规范方法分别进行了动、静两种状态下水流与单桩的相互作用的数值模拟分析。最后,对高桩码头中深水桩基进行了研究。针对码头的结构形式及特点,根据规范方法计算得到其使用期的荷载状况,并以此为基础建立了该高桩码头前方桩台的有限元模型;通过数值计算得到设计高水位和设计低水位情况下码头结构的内力和变形情况;依据计算结果对码头上部结构的变形情况及纵梁的内力状况进行了分析,对码头结构的桩基及其有代表性基桩的荷载响应也进行了研究。