近年来,随着建设事业的高速发展,高层建筑、桥梁、大型厂房等重大工程项目越来越多,对桩基础提出了越来越高的承载力和变形要求,促进了国内外对桩基础的理论研究、设计方法、施工及检测技术研究的不断深入,不断有更稳定、更经济的新型桩或新的施工工艺应用于工程建设。总结起来,国内外对桩基础的研究主要聚焦于两点:一是通过合理的施工工艺来提高桩的承载力;二是通过新型的桩基础形式来提高桩的承载能力。锥形桩,自桩顶至桩底,截面直径线性减小,形成圆台形侧面,既具有部分锥形台阶桩的性质,也具有部分楔形桩的性质。由于其特殊的侧面形状,不但改善了桩-土接触面摩阻力的发挥模式,而且改善了桩周土的力学状态,从而提高了单桩的竖向承载力,并使桩的荷载-沉降曲线趋于缓变型。锥形台阶桩,是通过特殊施工工艺形成的,上段直径较大,下段直径较小,上下段之间以圆台形桩段连接的新型混凝土灌注桩。锥形台阶桩目前还处于试验研究阶段,通过静载荷试验证明锥形台阶桩的承载力要高于等直径桩,在承载力相同的条件下,可节约20～30%的材料费。普遍适用于粘土、淤泥、流砂、卵石层和有地下水、易塌孔等各种地质条件下桩基础的施工,具有工艺成熟、操作简单、施工速度快、质量可靠、单桩承载力高、降低工程造价等优势。本文针对上述两种锥形变截面桩的侧面特点,以数值模拟分析为主,以试验资料分析为辅,研究其竖向承载性能。主要分为三部分的内容:首先,通过有限元软件对锥形桩承载性能进行模拟计算,分析其荷载-沉降曲线,轴力及侧摩阻力分布情况,土体的应力,桩-土接触面的应力,并且与等直径桩进行比较,总结锥形桩的荷载传递机理、承载力提高的原因,即锥形台阶桩工作机理之一。其次,利用有限单元法,研究分析了锥形台阶桩的沉降曲线,轴力及侧摩阻力分布情况,并结合试验资料分析总结锥形台阶桩的荷载传递机理。最后,根据数值分析和试验资料分析结果,提出锥形桩和锥形台阶桩的承载力计算公式。