热交换桩是一种将换热管与常规桩相结合的新型基桩，具有节能环保、绿色经济等优点。针对热交换桩的研究主要包括传热效率和热力特性两方面。目前，国内外在传热效率这一块已有大量的研究成果，但是关于温度作用对热交换桩热力响应的影响缺乏深入的研究。本文通过大型模型试验、有限元分析，对热交换桩在循环温度作用下的承载力特性、沉降量、结构响应等方面开展了相应的研究。　　(1)将桩体分别设定为常温28℃、加热至55℃、先加热至55℃再自然降温至28℃三种工况，研究温度作用对热交换桩承载力的影响。通过分析测得的温度、孔压、桩身轴力以及载荷-沉降曲线，试验结果表明：①桩顶在竖向压力作用下，热交换桩的载荷-沉降曲线较平缓，承载力大于普通桩。其中，单纯加热条件下的桩体极限承载力与普通桩进行比较，前者的承载力约为后者的1.21倍；加热至稳定温度再降温工况下的桩体极限承载力是普通桩的1.07倍。说明温度作用有助于热交换桩单桩承载力的提高。②桩顶在受到相同竖向荷载作用时，单纯加热条件下的试验桩桩底应力最小，循环温度下的试验桩桩底应力略小于普通桩的桩底应力，表明在一定温度范围内，桩侧摩阻力随温度的升高而增大，升温可以明显提高摩擦型热交换桩的侧摩阻力。　　(2)在土体温度11℃工况下，测试桩桩顶分级施加恒定荷载至2kN，然后对桩体升温至55℃并稳定一段时间，最后自然冷却到常温，以模拟热交换桩夏季工作环境，研究热交换桩在循环温度作用下的结构响应特性。试验结果表明：①同一时刻，桩体温度随桩深的增大而降低。距离桩侧越近，由温度引起的土体孔压也越高，且超孔压达到峰值所需的时间也越短；同时也说明在一定温度范围内，产生的超静孔压随温升的增加而变大。②桩土达到稳定温度状态后，桩顶最大隆起量为0.34mm，这说明桩体在加热后发生膨胀，引起向上的桩体位移；当桩土温度自然冷却到常温，此时桩顶最终沉降量为1.05mm，这说明随着桩土温度逐渐恢复至常温，桩顶竖向位移会发生明显的变化，且降温至常温后会产生不可恢复的塑性变形。③在热循环过程中，土体竖向位移会发生明显的变化，土体首先膨胀隆起，然后因孔压消散逐渐固结，降温后会加速土体固结沉降。　　(3)利用Abaqus有限元软件，以模型试验为原型，建立了热交换桩桩土有限元模型，通过与模型试验结果进行对比，验证了模型的可靠性。然后分析计算了实际工程中不同循环温度对热交换桩单桩承载力以及正常使用工况的影响，结果表明：①在一定温度范围内，随着循环温度的升高，单桩承载力有一定的提高，且加热温差越大，单桩极限承载力也越大。②热交换桩在经受循环温度作用之后，单桩承载力并没有因温度荷载作用而降低；尽管因加热导致的桩土膨胀产生的桩侧摩阻力在降温后消失了，但是加热过程中时土体发生了热固结，相当于进行了地基处理，土体强度有所提高，因而单桩承载力并不会因循环温度作用而降低。③当热交换桩处于加热状态下，桩身会产生比较大的温度应力，且最大附加压应力位于桩身中部位置，呈中间大两端小的趋势，这是因为加热使桩土膨胀，桩身中部的约束作用比较强，因此产生比较大的附加应力；在一定温度范围内，桩体产生的附加温度压应力随温差的增加而增大。④热循环过程将显著改变桩顶的沉降量，同时产生不可恢复的塑性变形。在长期的温度循环作用下，这些塑性变形会不断地累积，可能会对上部结构产生危害，在分析设计中需要给予充分的考虑。