随着高层建筑行业的不断发展,施工中对于桩基础的技术要求越来越高,传统的静力压桩施工技术,由于其工作原理的局限性,正在面临着一定的考验。新型振动沉拔桩机凭借其独特的性能和优势,已逐渐成为各国研究和发展的重点。国外已经具有成熟的产品,但是,在沉桩理论、沉桩阻力、产品动态特性等方面的研究远远不够,对于施工时的沉桩质量、工作效率以及施工成本带来一些制约作用。本文以振动沉拔桩机实验样机为研究对象,从力学、摩擦学和非线性振动理论的基本原理出发,分别通过理论推导、动态仿真、有限元分析以及试验方法研究了桩机整机的动态特性。本文的主要研究内容如下：(1)从沉桩时土层的极限动应力状态和剪切动强度理论出发,建立了沉桩桩端土层达到极限破坏的剪切动应力的力学模型,并推导出使桩贯入土层所必须具有的冲击力和沉桩桩周面摩擦阻力的解析表达式。以此为基础,对振动沉拔桩机实验样机的动力学行为进行分析,建立桩-土系统动力学模型,列出振动沉桩系统动力学方程,并利用非线性振动理论方法,得出系统模型的解析解。(2)在动力学模型的基础上,使用AMEsim建模仿真软件,对实验样机进行动态仿真分析,研究了在一定的激振频率和不同沉桩环境下的桩机动态性能,分析了沉桩位移、速度、桩端阻力、桩侧摩擦阻力随时间变化的规律。重点对桩-土接触面桩端阻力和桩侧摩擦阻力的非线性特性,进行了研究。(3)建立了振动沉拔桩机实验样机整机有限元模型,并进行动态特性分析,得到整机前四阶固有频率和振型。(4)以桩机样机为研究对象,通过试验模态分析技术,采用带导杆的试验模型与不带导杆的试验模型两种方案,计算出0-400Hz内的固有频率和相应的振型。重点对前6阶的振型进行了描述,并与有限元分析结果做出对比验证,查找出误差存在的原因。对比分析发现,有限元分析第三阶的振型,与实际差别较大,在桩机实际作业参考时,第三阶振型以实验结果为准。