混凝土预制管桩作为一种施工简单，技术可靠，造价低廉的预制桩型，工程中被广泛应用。目前为止，土木工程中的混凝土预制管桩均为等截面管桩，与之相配套的施工工艺和设计计算理论也都是基于等截面管桩基础上得出的。由于等截面管桩在桩身受力特点和混凝土材料的应用上均存在着较多不合理的地方，因而本课题在考虑上述因素的基础上提出了变截面预制混凝土管桩这种新型管桩。为了了解变截面管桩的沉桩性状，促进变截面管桩的工程应用，本课题通过室内对比试验、理论推导和数值计算相结合的办法，对其沉桩效应开展了一些研究：首先，本文通过对前人研究该管桩得到的研究成果的总结与分析，提出研究本课题所用的方法及研究内容。其次，对变截面管桩与等截面管桩进行室内模型沉桩对比试验，得到其沉桩贯入阻力与桩入土深度的关系。桩周围土体的隆起量曲线图及径向位移曲线图，对其进行对比分析，总结变截面管桩与等截面管桩的不同之处。再次，采用基于圆孔扩张理论与Vesic理论来分析变截面管桩沉桩效应问题，并得到了变截面管桩沉桩贯入阻力、沉桩端阻力以及土体水平位移的理论推导计算公式，并用试验数据与推导公式计算值对比分析,验证推导计算公式的正确性,从而完善了变截面管桩的设计理论。最后，采用Flac3D有限元软件进行管桩沉桩效应数值模拟，在模拟过程中考虑了本构模型以及大变形的问题，采用等位移的贯入方法进行模拟，得到的结果与室内模型试验是基本相吻合的，验证了试验的可行性。本文的研究发现变截面管桩在沉桩挤土效应较等截面管桩更小，而单位体积沉桩贯入阻力更大，对变截面管桩的设计和施工奠定了理论和试验基础。