在实际工程中,开挖填方、地下水位升降等均会改变土体的应力状态,并影响土与结构相互作用及结构承载特性。如何开展土与结构相互作用分析是桩基础、隧道等岩土工程和地下工程研究的重要内容。以荷载结构法为代表的理论分析方法通过简化的力学分析模型对相关问题进行分析。而以力法和位移法为代表的消元法在求解问题时,会导致方程高阶化,分析土与结构相互作用问题变得更加复杂。本文基于梁-弹簧法和状态空间法,建立了考虑土与结构相互作用的地下结构理论分析方法,并用于大直径单桩基础、复合桩和盾构隧道双层衬砌结构等典型地下结构分析,主要研究工作包括:（1）基于梁-弹簧法,系统考虑了地下结构受力特性,采用Euler或Timoshenko梁模拟地下结构,采用弹簧模拟土与结构相互作用,建立荷载作用下的单、双层直梁和曲梁分析模型,并利用状态空间法求解梁截面的内力和变形,形成了土与结构相互作用的分析方法。（2）针对大直径单桩基础,利用所建立的六弹簧-Timoshenko直梁分析模型,考虑尺寸效应、剪切变形与竖向荷载产生的附加弯矩影响（即P–?效应）,对多种荷载下成层土中大直径桩基的受荷特性进行解析求解,并将该解析解扩展至分析阶梯型变截面桩。通过与现场试验数据的对比,验证了解析解的有效性。在此基础上,研究了桩顶荷载、结构参数、土层性质对桩基承载特性的影响。（3）针对复合桩基础,利用所建立的双层Euler叠合直梁分析模型,考虑芯桩-水泥土-桩周土界面作用,对复合桩的竖向受荷响应进行解析求解,并将该解析解扩展至分析复合桩复合地基。通过与现场试验数据的对比,验证了解析解的有效性。在此基础上,研究了结构参数对复合桩承载特性的影响。（4）针对双层衬砌加固的盾构隧道,利用所建立的考虑层间滑移与脱开的双层Euler叠合曲梁分析模型,并引入接头作用,对任意荷载和接头分布的双层衬砌受荷响应进行求解,并将该解析解扩展至考虑非线性接头与层间连接、半环加固和层间局部锚栓连接工况。通过与数值计算结果的对比,验证了解析解的有效性。在此基础上,研究了内衬参数和土弹簧、接头与层间连接刚度对双层衬砌承载特性的影响。