以福州地铁1号线盾构隧道下穿洗马桥的桩基主动托换工程为依托，针对桥梁上部结构-桩身-土体三者共同组成的复杂超静定结构，运用数值模拟方法和现场实测数据，分析了在不同顶升荷载作用下复杂超静定结构的内力与位移响应，重点讨论了托换过程中上、下部结构的相对刚度及其对顶升荷载的影响；根据顶升荷载作用点以下桩身轴力接近0的条件，确定了桥墩盖梁与薄壁桥台梁两种典型工况下的桩基顶升荷载分别为1800　kN和2600　kN。现场监测结果表明，顶升过程中上部结构的位移值和桩身轴力变化值，均与计算结果吻合较好。在此基础上，提出基于上、下部结构刚度比的顶升荷载简化计算方法，研究结果可为类似复杂超静定结构的桩基主动托换工程提供参考和借鉴。