工程预制管桩凭借其施工方便,造价低,技术简单的优点在工程中被广泛推广应用。变截面管桩是在等截面管桩的基础上提出的一种管桩,即能发挥管桩在施工上的优势,又能兼顾地层特点及桩的试际受力,因此本文通过模型试验和理论分析相结合的方法,进一步明确变截面管桩的承载机理。首先,通过查阅管桩文献资料得到的最新研究成果,提出本课题所用的研究方法及研究内容。其次,对等截面管桩和变截面管桩进行室内模型沉桩对比试验,得到其桩入土深度和沉桩贯入阻力的关系,土塞高度随桩入土深度的变化,总结变截面管桩和等截面管桩的不同点。再次,基于Vesic圆孔扩张理论,在考虑桩身入土深度及土塞效应的基础上,进一步分析变截面管桩沉桩效应问题,最终得到了变截面管桩沉桩时的桩端阻力和的沉桩贯入阻力理论推导公式,并将其计算结果与试验数据进行对比分析,进一步验证了其公式的可行性,从而完善了阶梯型变截面管桩的设计理论。最后,基于室内大比例模型试验,对比研究了两类管桩在竖向荷载作用下承载性能,包括:桩身应力、荷载-沉降、端阻力和桩侧摩阻力的差异。研究结果表明:在桩身平均直径相同的情况下,阶梯型变截面管桩的承载力比等截面管桩大,且平均直径越大、变径比越高,单桩承载力、单位体积承载力和桩身材料的利用率越高;阶梯型变截面管桩在变截面处出现桩身轴力突变,并使下部管节桩身轴力衰减速度加快。