Y形桩是一种具有区别于传统圆形桩的承载性能和荷载传递机理的反拱曲面异形桩。反拱曲面是Y形桩的摩擦受力面,其受力面侧摩阻力分布规律和桩端阻力的分布规律均可能存在不均匀分布现象。为了研究Y形桩桩侧摩阻力不均匀分布规律及荷载传递特性,基于自主研发的大型桩基模型试验加载系统,在干砂地基中采用砂雨法施工,对Y形桩桩侧摩阻力的分布情况进行室内模型试验;同时展开了常用外包圆半径的Y形桩、与Y形桩等截面面积的圆形桩、与Y形桩等截面周长的圆形桩以及两根Y形群桩、四根Y形群桩在抗压、抗拔、水平荷载作用下的对比模型试验,系统研究Y形桩的承载机理,得到结论如下:(1)抗压荷载作用下的对比模型试验:与等截面面积的圆形桩相比,Y形桩极限承载力为圆形桩的1.60倍,桩侧表面积为圆形桩的1.56倍,极限承载力的增加与桩侧表面积增大效果基本一致,在各级荷载作用下圆形桩的端阻力均小于Y形桩的端阻力,异形桩端截面增大了端阻力;与等截面周长的圆形桩相比,Y形桩极限承载力0.84倍于圆形桩,但混凝土用量仅0.41倍于圆形桩,单位体积混凝土极限承载力2.04倍于圆形桩,桩身混凝土承载力利用更加充分;与等截面周长的圆形桩相比,在不同荷载作用下Y形桩侧摩阻力均较圆形桩大,反映出反拱曲面异形扩大效应,但其承载力小于圆形桩,这主要是圆形桩截面面积大、桩端阻力发挥了更大作用。群桩试验中,承台效应较明显。(2)Y形桩桩侧土压力沿反拱曲面不均匀分布,呈抛物线分布状态;同一截面处,桩侧土压力在反拱曲面弧顶处达到最小,距离弧顶处越远土压力越大,在尖端处达到最大;考虑Y形桩的异形效应,提出了Y形桩的承载力计算公式,并结合模型试验验证了其合理性。(3)抗拔荷载作用下的对比模型试验:与等截面面积的圆形桩相比,Y形桩的桩侧表面积比圆形桩高出约56.1%,极限抗拔承载力比圆形桩高出约20%,桩侧摩阻力的提高逊于桩侧表面积的增加;与等截面周长的圆形桩相比,Y形桩的极限承载力0.9倍于圆形桩,这是由于Y形桩的反拱曲面产生的摩阻弱化效应导致Y形桩的抗拔承载力较低;Y形桩的桩身轴力由上至下逐渐减小,与圆形桩相比,在后期Y形桩的桩侧摩阻力较快退出工作;群桩的荷载-位移曲线与单桩相似,均为陡降形。(4)水平荷载作用下的对比模型试验:Y形桩凹处受压和尖端受压时的水平极限荷载Hu分别是等截面面积圆形桩的1.24、1.05倍,是等截面周长圆形桩的0.7、0.6倍,Y形桩在特定方向上水平承载力较高;Y形桩的桩身弯矩沿桩身呈先增后减的变化趋势,且在凹处受压、尖端受压时桩身最大弯矩分别发生在距桩顶0.5m、0.7m处;Y形桩凹处受压时,桩侧土压力沿桩身呈先增后减的变化趋势,且在距桩顶0.4m处达到最大,在距桩顶0.7m以下桩侧土压力几乎为零;两根群桩、四根群桩的群桩效应系数分别为0.95、0.93,相对较大。