城市化进程的迅速发展,大量人口涌入城市,交通问题日益凸显,地下轨道交通成为解决交通拥堵问题的主要手段。由于我国地下交通起步较晚,地下轨道交通线路规划与现有建筑重合,大量拆除现有建筑不符合绿色、高效、经济的发展理念,为了解决这一难题,桩基托换技术日益兴起,本文以某地下商业街桩基托换为研究背景,对桩基托换工程中的结构技术问题进行科学研究。托换结构的结构研究主要涉及以下三个关键问题:第一、托换梁与桩基间的界面滑移问题;第二、托换结构的承载力与变形的问题;第三、不同截桩顺序给托换结构带来的力学响应问题。为了探究托换梁-桩界面的粘结滑移机理、托换结构的力学性能以及截桩顺序对托换结构的力学响应,本文进行试验研究与有限元仿真分析,主要研究工作如下:(1)开展环板、加劲板、焊钉组合连接件对钢管与外围混凝土粘结滑移性能影响的试验以及有限元模拟研究,结果表明:组合连接件钢管特征滑移量大于6mm;增大焊钉率可以提升界面塑性抗滑移刚度、极限抗滑移荷载;单个焊钉有限元模拟极限荷载值与规范计算值基本一致。(2)开展不同界面处理方式下托换梁-桩节点力学性能试验研究及与有限元分析,参数涉及企口宽度、企口深度与植筋率三个主要影响因素,结果表明:企口宽度越小,托换梁-桩节点的界面极限抗滑移荷载与抗滑移刚度越大,并且企口宽度影响最为显著;企口深度对于托换梁-桩节点的界面抗滑移荷载与抗滑移刚度影响不显著;采用植筋法能显著改善托换梁-桩节点的延性,植筋率越高托换梁-桩节点的界面抗滑移荷载越大。(3)开展托换框架结构性能试验研究和有限元模拟分析,得到了托换框架的荷载-位移关系、钢筋应变与混凝土应变,结果表明:有限元模拟得到的荷载-位移关系、钢筋应变以及混凝土应变结果与试验结果较为吻合,框架结构长轴梁体以弯曲变形为主,短轴梁体以剪切变形为主。(4)开展托换框架截桩试验研究和有限元模拟分析,得到了托换框架不同截桩顺序下桩底的荷载-位移关系,结果表明不同的截桩顺序对托换框架的力学响应有所不同,先截除短轴桩后截除长轴桩对托换框架的变形控制更为有利。