刚性桩复合地基在国内得到大量应用，被列为建设部全国重点推广项目，取得了显著的经济效益与社会效益。本文以试验为基础，利用解析方法和数值方法对其工作特性进行了研究，并提出了两种沉降计算方法，主要完成了以下工作： 1.完成原型及模型试验共计19项，对刚性桩复合地基的内力及变形进行了较全面的量测。试验揭示了荷载传递的全过程、应力扩散方式、应力分布特点与变化规律、复合地基破坏机理、群桩与单桩复合地基的差异以及复合地基变形发展规律等，所取得的数据为建立理论分析模型和探索新的设计方法奠定了基础。 2.针对群桩和单桩复合地基，推导了考虑桩－土－垫层－基础相互作用的解析解。该解答考虑了桩－土界面的相对滑移，考虑了土体模量的非线性特性。与试验和有限元结果对比表明解析法给出的结果可靠。在这一解答的基础上对桩土荷载分担特性做了详细的计算分析，为经验公式的建立提供了理论依据。 3.利用三维弹塑性有限元方法，系统地探讨了不同垫层厚度、垫层模量、桩长、土体模量及桩间距等因素对p-s曲线、各土层的沉降分布、桩的上下刺入量、应力场分布、桩身轴力、侧摩阻力等的影响规律。通过数值方法进一步揭示刚性桩复合地基的工作性能并为经验公式的建立提供更多的佐证。 4.完善了有限棱柱元与无穷棱柱元相结合的三维数值计算程序，在此基础上分析了筏板基础在不同垫层厚度、桩长、筏土相对刚度及桩间距情况下的位移与内力，并用工程实例进行了验算。这一计算程序为解决大型工程设计中的桩－土－垫层－筏板体系共同作用的问题提供了有效途径。 5.提出了沉降计算的近似方法——复合单元法，并提出了用加权法与广义Winkler模型考虑单元间剪切力的传递。该方法可用于计算数百根以至上千根桩的复合地基，且计算结果与工程实测吻合较好，为沉降计算提供了新的思路。 6.讨论了《建筑地基处理技术规范》建议的沉降计算方法，指出其有待改进之处。提出了沉降计算的简化方法——双层应力法，同时给出了用于计算双层应力分布的无量纲回归表达式。该法计算结果与实测吻合，能够直接应用于工程设计，合理地解决了规范方法计算刚性桩复合地基沉降在理论上存在的欠缺。