改革开放以来,中国国民经济空前增长,综合国力大大提升。随着桥梁技术和基础设施建设的快速发展,大型水上桥梁工程数量不断增加。在深水基础的建设中,一般需修建钢栈桥作为运输通道,并依附钢栈桥搭设作业平台,实现水下作业向陆上作业的转换。钢栈桥一般采用钢管桩基础、贝雷梁为主承重梁的结构,因其施工速度快、安装拆除方便、可重复使用等优点,在桥梁、港口、大坝等基础设施工程中得到广泛应用。当桥梁基础受到水流、浪、浅覆盖层等不良地质环境条件的影响时,桥梁基础的稳定性以及承载性能都面临一定的挑战。本文以广东清西大桥临时钢栈桥工程为研究背景,对斜截面浅覆盖层钢管桩无法满足嵌岩深度的状况进行了加固处理,通过室内模型试验与数值模拟分析对钢-混凝土复合桩力学特性与承载能力进行了研究,开展斜截面浅覆盖层钢栈桥准静载试验,对钢-混凝土复合桩单桩及钢栈桥各主要构件承载性能进行了研究,并根据前述研究建立了钢-混凝土复合桩承载力计算公式。具体开展的工作如下:(1)设计了钢-混凝土复合桩缩尺模型正交试验,研究了钢-混凝土复合桩在竖向荷载下的竖向承载机理、受力破坏过程和破坏形态特征,研究了工字钢型号、内部混凝土浇筑高度和内嵌工字钢嵌固深度对钢-混凝土复合桩承载力的影响程度,分析确定影响极限载荷的显著因素,建立钢-混凝土复合桩峰值荷载回归方程,得到了钢-混凝土复合桩峰值荷载与各因素之间的关系,为实际工程提供了参考。(2)对钢-混凝土复合桩单桩与斜截面浅覆盖层钢栈桥进行数值模拟,实现从构件到结构的分析。得到了钢-混凝土复合桩单桩受荷过程中的位移、应力、桩身弯矩变化,验证了室内模型试验承载机理的准确性,内嵌工字钢在钢混段与嵌固段交界处出现应力集中现象。斜截面浅覆盖层钢栈桥竖向位移约为水平位移的2倍,各主要构件均处于弹性范围。(3)通过准静载试验法对钢栈桥进行了现场测试,各主要构件协同变形,均处于弹性范围,钢-混凝土复合桩起到了设计预想的嵌固加强作用,验证了钢栈桥加固方法的可靠性。(4)根据钢-混凝土复合桩轴压承载机理,分别运用双剪统一理论与叠加原理两种方法,建立了钢-混凝土复合桩轴压承载力的两种计算公式,并对两种公式计算结果与试验结果进行了比较分析。结果表明,基于叠加原理的公式计算结果过于保守,而基于双剪统一理论的公式更为精准可靠,误差更小,计算公式更简单实用。