混凝土芯复合水泥土桩是由预制混凝土芯桩与水泥土桩组成的复合桩型,由于混凝土芯桩的存在改变了水泥土桩承载力低,沉降大的缺点,充分发挥了两种材料的优势,近年来受到了工程界的广泛关注。本文基于混凝土芯复合水泥土桩,改变芯桩截面形状,以工字形混凝土预制桩作为芯桩,提出一种新的桩型—工字形混凝土芯复合水泥土桩,达到增大桩身抗弯刚度的目的。为进一步的探究工字形混凝土芯复合水泥土桩竖向承载特性,设计了不同的工字形芯桩截面尺寸与长度的工字形混凝土芯复合水泥土桩进行室内模型试验,并结合数值模拟分析,探讨了不同影响因素下该桩型的竖向承载特性,通过本文的研究取得了以下几个方面的成果:1)水泥土性能方面:对不同水灰比、不同龄期、不同水泥掺入比下水泥土进行了无侧限抗压强度试验,研究分析了水泥掺入比与水泥土无侧限抗压强度和弹性模量的关系,水泥土无侧限抗压强度与水泥掺入比近似呈单指数函数关系,水泥土弹性模量与水泥掺入比近似呈线性函数关系。2)工字形混凝土芯复合水泥土桩竖向承载特性方面:通过设计不同芯长比和含芯率的模型桩进行室内模型试验,研究分析了工字形混凝土芯复合水泥土桩竖向承载力、工字形混凝土芯桩与水泥土桩的桩身轴力及桩侧阻力的变化规律。结果表明:工字形混凝土芯复合水泥土桩的竖向极限承载力比水泥土桩大约高2².5倍,随着芯长比和含芯率的增加,工字形混凝土芯复合水泥土桩的竖向极限承载力增大,芯长比对竖向承载力影响程度高于含芯率;由于芯桩的存在,复合桩轴力在芯桩底部交界面处存在突变,桩侧阻力在复合段先增大后减小,在复合段与非复合段交界面处桩侧阻力突然增大。3)建立桩土数值分析模型,在桩头处设置“耦合”约束,保证工字形混凝土芯桩与水泥土桩共同承担荷载,试验结果与数值模拟基本吻合,验证了有关参数选取的合理性。4)分析了不同芯长比、含芯率、水泥土弹性模量等参数对工字形混凝土芯复合水泥土桩竖向承载特性的影响。研究表明,工字形混凝土芯桩与水泥土桩的荷载占比与芯长比和含芯率有关,引入与芯长比n和含芯率m有关的系数χ₁、χ₂,对工字形混凝土芯桩荷载占比λ₁的计算方法进行了改进;在含芯率和芯长比相同时,当水泥土弹性模量增加一定值后,桩顶沉降趋于平缓。5)设计与工字形芯桩相同截面面积的方形桩和圆形桩进行竖向承载特性的对比分析,结果表明:在相同荷载下,工字形异形桩作为芯桩时,桩顶沉降最小,工字形混凝土芯复合水泥土桩具有一定的承载优势。6)在现有的混凝土芯复合水泥土桩承载力计算方法的基础之上,结合试验研究和数值分析的研究成果,提出了工字形混凝土芯复合水泥土桩的单桩承载力计算方法,以便于指导工程实践。