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桩网结构是高速铁路路基广泛采用的一种沉降控制结构形式，这种结构可以有效控制路基工后沉降及不均匀沉降。然而铁路运营后许多区段桩网结构出现下沉，基底脱空和格栅破损，危害行车安全。我国目前桩网结构设计仍不成熟，铁路设计规范和土工合成材料规范中均未提及桩网结构相关设计理论。目前大多数桩网路基设计规范直接假定条带区荷载均布，按照极限状态进行格栅设计计算，未能考虑地基沉降对土拱理论模型的影响。为保证桩网路基格栅的安全，设计时考虑沉降条件的网垫层压力分布规律具有重要的意义。本文基于模型试验研究不同地基沉降变化特性下，高速铁路桩网路基网垫层的荷载分布，探究沉降过程、地基刚度特性及路基施工荷载对土拱效应演化及网垫层压力分布特征的影响。主要研究内容及成果如下：
(1)比较分析桩网路基计算方法在拱效应假定、网垫层上荷载等效假设等方面的异同，进行了工程实例计算。结果表明，桩网路基填筑期格栅应变并非一直单调增加，其变化规律受到填土摩擦角、外荷载大小及桩间距与桩帽尺寸比例的影响，建议格栅设计中应增加填筑期部分成拱时的安全检算。
(2)设计能够模拟桩间土不同沉降特性的三维模型试验系统。设计可模拟不同沉降顺序及地基土刚度特性的三维多活动门试验模型箱，确定配套试验方案、试验材料、测量方法及加载设备，完成薄膜压力传感器及土压力盒在试验条件下的标定。土压力盒在砂介质中加载并非完全线性，其线性程度与边界条件相关。
(3)分析获取土拱效应随地基沉降演化规律。提出考虑沉降过程的土拱高度计算公式；土拱效应随地基沉降发展先增大后减小或稳定，地基沉降发展过程中拱高始终升高。土拱效应演化受到地基不同沉降过程，不同刚度特性及路基施工荷载性质的影响。
(4)分析获取网垫层荷载分布特征。地基沉降从开始发生到与格栅脱离接触的过程中，条带区荷载分布从近似均布到W型分布，最终呈M型分布。沉降过程中，条带中心荷载出现应力集中。地基土沉降较为均匀时，网垫层上荷载向桩顶传递更快；地基刚度较大时，网垫层上荷载向条带区集中更为充分；网垫层上其他区域荷载近似均布。
(5)冲击荷载作用下，土拱效应先增强后减弱的趋势相比静力土拱更为明显，网垫层上方荷载更快达到峰值，且网垫荷载分担比在沉降过程中始终比静力土拱更大。施工荷载性质(动/静)影响沉降过程中网垫层压力分布，建议设计计算中增加施工期施工冲击荷载的验算。冲击作用对条带区荷载大小影响随沉降逐步减弱，冲击与静力条件下条带区平均压力的比值同归一化桩土相对位移间呈指数分布，据此提出考虑沉降大小与冲击作用的加筋垫层荷载计算冲击修正系数。
(1)比较分析桩网路基计算方法在拱效应假定、网垫层上荷载等效假设等方面的异同，进行了工程实例计算。结果表明，桩网路基填筑期格栅应变并非一直单调增加，其变化规律受到填土摩擦角、外荷载大小及桩间距与桩帽尺寸比例的影响，建议格栅设计中应增加填筑期部分成拱时的安全检算。
(2)设计能够模拟桩间土不同沉降特性的三维模型试验系统。设计可模拟不同沉降顺序及地基土刚度特性的三维多活动门试验模型箱，确定配套试验方案、试验材料、测量方法及加载设备，完成薄膜压力传感器及土压力盒在试验条件下的标定。土压力盒在砂介质中加载并非完全线性，其线性程度与边界条件相关。
(3)分析获取土拱效应随地基沉降演化规律。提出考虑沉降过程的土拱高度计算公式；土拱效应随地基沉降发展先增大后减小或稳定，地基沉降发展过程中拱高始终升高。土拱效应演化受到地基不同沉降过程，不同刚度特性及路基施工荷载性质的影响。
(4)分析获取网垫层荷载分布特征。地基沉降从开始发生到与格栅脱离接触的过程中，条带区荷载分布从近似均布到W型分布，最终呈M型分布。沉降过程中，条带中心荷载出现应力集中。地基土沉降较为均匀时，网垫层上荷载向桩顶传递更快；地基刚度较大时，网垫层上荷载向条带区集中更为充分；网垫层上其他区域荷载近似均布。
(5)冲击荷载作用下，土拱效应先增强后减弱的趋势相比静力土拱更为明显，网垫层上方荷载更快达到峰值，且网垫荷载分担比在沉降过程中始终比静力土拱更大。施工荷载性质(动/静)影响沉降过程中网垫层压力分布，建议设计计算中增加施工期施工冲击荷载的验算。冲击作用对条带区荷载大小影响随沉降逐步减弱，冲击与静力条件下条带区平均压力的比值同归一化桩土相对位移间呈指数分布，据此提出考虑沉降大小与冲击作用的加筋垫层荷载计算冲击修正系数。