在面临能源危机的今天,对清洁、可再生能源的开发、利用迫在眉睫,而能源桩刚好可以通过对浅层地热能的利用而解决建筑能耗中的制冷和供暖问题。目前对能源桩换热的评价方法尚未形成规范,并且能源桩换热产生的热应力以及换热过程中由于桩身及土体受热变化导致桩土相互作用对桩体承载能力特性的影响仍未得到充分研究。本文针对能源桩提出一种新的研究方法,即离散元法。并利用建立的能源桩离散元模型对不同工况下PHC能源桩的换热性能和承载能力特性进行研究,通过数值模拟直观地分析换热过程中如桩体温度、桩周土体温度、桩体轴向附加应力、桩侧摩阻力等特性的变化,并利用数值模拟方法模拟能源桩换热前后静载荷试验直观的分析出能源桩换热过程对能源桩承载力的影响并对能源桩承载能力影响因素进行分析,为能源桩的设计提供理论依据,主要得出以下结论:（1）通过MATDEM建立的离散元模型可较好的模拟能源桩的传热和承载能力特性的变化,并且比有限元软件计算效率更高,使用Ge Force RTX3090的GPU模拟14d的传热过程仅需大约1天半的时间。在保证计算精度的前提下,离散元法可利用粒径优化方法,从模型中心向边缘逐层堆积不同粒径离散元颗粒从而降低计算量,本文通过能源桩传热模型与现场实验结果对比,验证该方法在能源桩的传热模型中的可行性。（2）在制冷、制热工况下桩内回填材料温度和桩体温度变化趋势基本同步,而桩周土体温度变化相对滞后。桩顶位移变化快慢与桩身温度变化快慢呈现同步性,在相同制冷工况下桩顶位移随着桩顶荷载增大而减小,而在相同制热工况下桩顶位移随着桩顶荷载增大而增大。桩顶荷载越大在相同的冷热循环下桩顶产生的累积沉降越大。（3）桩顶荷载越大,相同换热条件下各埋深处产生的附加应力越大,越靠近桩顶处桩顶荷载对附加应力变化的影响越大。当桩顶荷载小于1/Qu时,桩侧摩阻力的正负由桩顶荷载和温度荷载共同决定;当桩顶荷载超过1/4Qu时,桩侧摩阻力的主要由桩顶荷载决定。在不同桩顶荷载下,桩身极限承载力在制冷工况后上升,制热工况后下降;在制冷、制热工况下,桩基础运行时顶部荷载越大,换热后的桩基极限承载力越低。（4）相同的换热工况下,随着土体弹性模量的增大,能源桩桩顶位移减小、桩身附加应力增加;在一定范围内随着土体内摩擦角增大,能源桩桩顶位移减小、桩身附加应力增加;随着土体孔隙率增加,能源桩桩顶位移增大、桩身附加应力减小;随着土体热传导系数增加,相同传热工况下,桩顶位移增加,桩身附加应力增加。