变径灌注桩以其高承载力、施工简易等特点越来越多的应用于工程建设中。多节钻扩灌注桩作为一种支盘桩、DX桩的优化发展桩型,其成桩质量可靠,施工效率高,承载力提高显著,但是其桩身构造设置和竖向承载力机理亟待开发与研究,本文采用数值模拟并结合理论分析的方法,研究并完善了钻扩桩构造优化设置及竖向承载力理论,取得结论如下:1、基于理论推导,明确了钻扩桩扩径体剖面几何形状为星形线与圆弧组合而成,推导了具体扩径体几何形状的数学模型公式;通过对比模型试验,判断出钻扩桩最佳盘径桩径比D/d取值宜为2～2.5,单桩最佳扩径体数量约为2～3个,且宜设置在靠下的坚硬土层上,相邻扩径体最小间距约为2.5D～3.5D。2、通过对比分析,发现钻扩桩抗压时,扩径体上部影响段摩阻力产生软化减小,下部影响段产生硬化增大,综合而言,设置扩径体后承载力得到增强,但扩径体对其临近侧摩阻力产生弱化效应;考虑扩径体对邻近区域摩阻力的影响,提出新型抗压承载力计算公式,验证结果良好。3、结合荷载传递法,取桩侧、桩端、扩径端为双曲线函数,求解出钻扩桩非线性沉降预测方法,并对侧阻参数进行变量分析;在扩径端引入圆孔扩张理论,推导分析出考虑扩径体几何特征的扩径端力与位移关系,得出受压面水平内压力ph的分布规律;在此基础上应用荷载传递法,重新计算出桩顶沉降曲线,并与前者对比,发现新方法相对于传统方法能更精准的预测中前期桩顶沉降,更能体现承载力对扩径体特征的敏感性,传统方法得到的扩径端阻力小于实际值,但可以考虑塑性屈服,存在极限值,而新方法由于未考虑塑性条件,仅有弹性情况,使得其对扩径端阻力的后期预测明显偏大,后期沉降值会小于实际值。4、通过对比分析,发现钻扩桩抗拔时,扩径体上部影响段摩阻力产生硬化增大,下部影响段产生软化减小,综合而言,抗拔扩径体对其临近侧摩阻力产生强化效应;考虑扩径体对邻近区域摩阻力的影响,提出新型抗拔承载力计算公式,验证结果良好。