目前公路桥梁大直径钻孔灌注摩擦桩在设计中偏于保守，使得桩基础尺寸过大，造价较高。因此，本文依托现场静载试验，对大直径钻孔灌注桩的承载特性、荷载传递规律以及有效桩长进行了系统的理论分析，在此基础上，采用MATLAB遗传算法工具箱对单桩的几何尺寸进行优化，从而得到既满足承载力要求又经济合理的最优桩基设计尺寸，并通过实例进行了验证，取得了如下研究成果：1．依托新机场高速公路某大桥工程的建设，对四根大直径钻孔灌注桩进行了竖向静载试验，结果表明：大直径灌注桩的荷载-沉降曲线没有明显的拐点，呈缓变形，其承载特性有别于中、小直径钻孔灌注桩；砂性土中桩侧阻力呈抛物线分布，桩身轴力随单桩埋置深度递减。2．在对现场试验实测数据分析的基础上，引入了有效桩长的概念，并利用Mindlin解同时考虑桩径的影响，对单桩有效桩长计算公式进行推导。公式结果表明：有效桩长与桩径、土体压缩模量、泊松比和桩身弹性模量有关，这为工程中桩基设计时桩长的选取提供了参考依据。3．在对大直径钻孔灌注桩竖向荷载传递过程分析的基础上，探讨了单桩的荷载传递规律，并利用改进的荷载传递法对荷载传递微分方程进行求解，分析了大直径钻孔灌注桩单桩承载特性的影响因素，认为桩周和桩端土体性质、几何尺寸对大直径钻孔灌注桩承载特性的影响是复杂耦合的，各影响因素相互作用相互加强。4．在最优化准则非线性规划的理论基础上，采用遗传算法，通过MATLAB M语言进行计算机编程，对大直径钻孔灌注桩进行优化设计，得到了最优化的桩径和桩长，同时经实例进行了验证，使得桩基既满足承载力要求又经济实用。