从2003年开始,中国建筑科学研究院研发出的预应力离心混凝土空心方桩(简称空心方桩)新桩型是在预制方桩和预应力管桩的基础上研发出的一种新桩型,桩体内壁空心截面形状为圆形,外壁截面形状为正方形、钢骨架由浇灌在混凝土桩体内部的预应力钢筋及螺旋缠绕于预应力钢筋周围的箍筋组成,桩体两端分别固定连接一块方形钢端板,方形钢端板的底板上开有为预应力钢筋锚固的锚固孔。是通过施加先张法预应力、再离心成型及蒸汽压蒸养护等生产工艺而成的一种外方内圆空心等截面预应力混凝土构件。空心方桩具有单桩承载力大、成桩质量优、完整性好、运输施工便捷、施工破损率低、桩身抗震性能好、制作方式灵活等特点,是替代沉管灌注桩、各类方桩、预应力混凝土管桩,部分替代钻孔灌注桩的新型桩材。同时由于其空心结构可减少自重、节约材料,提高经济效益。相对于空心方桩在实际工程当中的迅速普及和应用而言,目前国内关于空心方桩的单桩承载性状研究却不是很多。空心方桩的研究及技术推广应用还存在一些急需解决的问题,例如对空心方桩理论研究深度还不够、设计依据不完善,对其荷载传递性能、沉降规律和破坏特性等这些问题还不能完全解答。所以本文针对竖向荷载作用下空心方桩和预应力管桩静载试验,以理论研究分析和数值模拟方法为途径,研究空心方桩的荷载传递规律,对空心方桩的承载性状进行了分析研究,主要内容有:(1)通过相同土质条件下的空心方桩和预应力管桩现场静载试验结果和高应变测试结果的比较分析,试验表明:空心方桩Q-s曲线相对平缓,表现出更强的承压后劲,极限承载力提高10%。同时此次高应变动力测试法结果与试验值趋于一致,可用于实践工程中。(2)采用荷载传递函数法建立空心方桩与预应力管桩的荷载传递模型,同时对模型的相关参数进行了计算与选择,采用高级程序语言,编制了计算空心方桩与预应力管桩的Q-s曲线和轴力的相关程序,并与静载试验结果相比较,结果表明该方法合理可行,可以代替或部分代替现场静载试验。(3)采用有限元软件MIDAS/GTS进行了模拟分析,同时与试验值及计算值进行对比表明:模拟值和试验值及计算值基本趋于一致,结果吻合度较高。且空心方桩对桩周土体影响更显著,“漏斗”型桩土深部和宽部作用影响区域更大更深。(4)通过对空心方桩经济性分析表明:空心方桩承载力造价降低10%,空心方桩承台造价降低20%。