随着国内建筑业的飞速发展和工程实际对施工周期及环保要求的不断提高，振动沉桩施工法凭借其高效率、低污染等独特的优势越来越受到施工单位的欢迎，在桩基础施工领域有着广泛的应用。目前，国内学者对振动沉桩机理缺乏系统的研究，对于振动沉桩系统动力学特性的研究大多都是基于单自由度线性阻尼振动模型，但该模型过于简单，不能够很好的反映振动沉桩过程。此外，振动沉桩施工过程中一些关键施工参数的选择也过多地依赖经验。因此，本文对振动沉桩进行了深入的理论分析和试验研究。首先，论文对振动沉桩机理进行了系统的研究，结合土壤的非线性应力-应变关系，提出了用软特性弹簧来取代线性阻尼模型中的线性弹簧。建立了更能反映振动沉桩过程的振动沉桩非线性动力学模型，为振动沉桩动力学分析奠定了基础。其次，针对振动沉桩非线性动力学模型，采用多尺度法研究了振动沉桩系统的受迫振动问题。分别研究了振动沉桩系统的受迫主共振和受迫次共振，分析了它们的稳态幅频特性，讨论了施工参数变化对主共振和次共振幅频特性的影响。最后，根据振动沉桩的基本原理设计并搭建了振动沉桩试验台。通过振动沉桩试验台对不同物理性质的土壤进行振动沉桩试验，在激振力大小相同的情况下，研究了激振频率、土壤的相对密实度、土壤的饱和度与振动沉桩效率之间的关系。本文通过振动沉桩动力学分析和试验研究所得到的结论，为振动沉桩的理论研究和现场施工参数的优化以及振动沉桩设备的研发提供一定的参考和借鉴。