为探究冻土热-力耦合效应对铁路重力式桥墩抗震性能的影响规律，采用热-力耦合方式建立了土-桩基础-桥墩相互作用下三维实体有限元模型，并利用拟静力模型试验结果对其进行验证。在此基础上，探讨了地表温度和融化层厚度变化对桩基础铁路重力式桥墩抗震性能的影响规律。研究结果表明：采用热-力耦合方式建立的土-桩基础-桥墩有限元模型预测结果与拟静力试验结果吻合较好，能够有效模拟其水平地震荷载作用下的非线性响应；随着地表温度的降低，土-桩基础-桥墩体系的极限水平承载能力、初始刚度和累计耗能均会增大，但桩基础桥墩的侧向位移能力会出现一定程度的降低；随着季节冻土层融化深度的增加，土-桩-桥墩体系的极限水平承载能力、整体刚度退化和累计耗能曲线均出现大幅下降趋势，其中表层冻土融化深度从0cm增加到5cm时桩基础桥墩的抗震性能减弱幅度较为严重。

为解决青藏铁路沿线多年冻土区各大桥的桥梁桥墩沉降问题，以K1401特大桥桥墩为研究治理对象，设计出一种主动热防护的热棒阵治理方法。热棒阵设计思想是利用外侧热棒使土体冻结形成冰幕，保护和维持内侧热棒冻结区的稳定发展，降低桥墩桩基附近多年冻土温度，使桩基承载力增强，保护桥墩长期热稳定性。在典型桥墩周围内外侧平行布置热棒阵，热棒埋深依据初始冻土上下限决定，且埋设间距不超过2 m。开展了现场监测，用2个冻融循环周期的监测数据分析地温和沉降变形时空效应，研究热棒阵主动热防护方法的降温效能和治理效果。结果表明：桥墩外侧热棒水平方向3 m范围内降温明显，经过两个冬季后热棒周边3 m范围内平均降温幅度为1.1℃；竖直方向上随深度增加，降温幅度有所减小，冻土上限至埋深15 m范围内平均降幅超过0.4℃；整治前桥墩每年沉降量超过10 mm，布置热棒阵后年沉降量小于3 mm，热棒阵整治后沉降变形得到有效控制。本研究可为寒区同类桥梁桩基融沉病害整治提供借鉴。

以西北季节冻土区广泛采用的挖井基础桥墩为研究对象，运用ABAQUS有限元软件，建立土-挖井基础-桥墩相互作用体系有限元模型，通过拟静力模型试验验证其合理性，并基于该模型分析季节冻土区铁路挖井基础桥墩的地震破坏特征及抗震性能影响因素。结果表明：在地震作用下，存在季节冻土层时浅埋挖井基础桥墩的破坏模式从无冻土时基础周围土体的破坏转变为桥墩本身不同程度的破坏；与非冻结条件相比，存在0.2和0.4 m厚冻土层时，土-挖井基础-桥墩体系的峰值荷载分别提高了约76%和148%，累积耗能增加了约121%和167%；当表层冻土完全融化时，体系的峰值荷载下降接近70%，累计耗能仅为0.4 m厚冻土层时的21.4%；基础埋深的增加可有效提高季节冻土区挖井基础桥墩的抗震性能，但也会增加桥墩混凝土的破坏程度；墩身配筋率对埋深较小的挖井基础桥墩水平承载力影响较小。

以中国"一带一路"大发展重点项目西藏109线那曲至拉萨公路改建工程第二标段三分部曲果大桥为依托,研究了高原冻土地区柱式桥墩病害产生原因及防护施工措施。采用有限元分析软件Midas-GTS NX建立3种工况桥梁实体模型,分析冻土复杂病害影响下桥梁立柱、桥台、灌注桩等结构面的内力、位移变化、结构变形等力学特性的变化规律,并优化防护施工措施。研究结果表明:采用C30、C40水下防冻混凝土并增设钢护筒后工况3的灌注桩桩侧受到土体水平应力病害影响降低29.78%;桥梁基础构件水平应力值仅增加6.11%;立柱沉降病害量仅增加7.96%;灌注桩沉降增加7.98%,证明钢护筒及水下防冻混凝凝土对基础构件抵抗冻土病害影响效果显著,将建模理论计算值与工程监测值进行对比分析验证了该文方法的正确性。

为了研究在列车荷载作用下季节性冻土区桥墩和周围不同场地的振动特性,选取哈大高速铁路沿线桥墩及周围场地进行现场振动测试,利用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)法和相关性分析方法对测试数据进行了滤波处理,并从时域和频域对振动信号进行分析。建立桥墩-桩基-周围场地有限元模型分析了桥墩右侧堆积填土的弹性模量和几何参数变化对振动传播的影响。研究结果表明:在列车荷载作用下桥墩与周围场地的振动特性明显不同,场地对振动有放大作用;桥墩和周围场地的振动频率集中在10～80 Hz,主频在35 Hz左右,这与列车轴重作用的频率一致;桥墩右侧堆积填土使其两侧的振动传播特性不同,堆积填土侧的振动加速度峰值大于未填土侧,堆积填土的弹性模量和几何参数变化使得地面不同位置的振动强度明显不同。

为了研究季节性冻土区铁路桥墩及周围场地的振动特性,选取哈大（哈尔滨—大连）高速铁路沿线某桥墩及周围不同场地进行了现场测试,并利用相似分析定义了无量纲参数a/（v2/L）(列车运行引起的场地加速度峰值a与列车速度v2除以列车总长度L的比值)和R/L（场地到桥墩的距离R与列车总长度L的比值）,同时结合数值模拟对不同场地在不同季节的振动衰减特性进行了分析。研究表明:桥墩与场地的振动特性明显不同,在桥墩两侧0.8 m范围内场地的振动特性不受冻结作用的影响;在堆积填土侧Y和Z方向的振动都出现了放大,而在未堆积人工填土侧仅Z方向的振动出现了放大;在冻结季振动衰减要小于非冻结季,且冻结作用对堆积填土侧振动的影响更加显著。

基于高速列车运行引起的轨道-桥梁-桥墩-季节性冻土区场地的地面振动和沉降问题,选取哈大高速铁路铁岭至四平段某桥墩及周围基础场地为测试段,对实测数据从时域和频域两方面进行分析,研究了桥墩及周围不同场地的振动特性,结果表明:桥墩和基础场地的振动特性存在很大的差异,基础场地对振动有放大效应,且不同基础场地对振动的放大效果也明显不同。结合实测概况建立了桥墩-基础场地有限元数值模型,分析桥墩及基础场地在不同季节的振动传播特性,以及基础场地土体内部的应力分布情况,并利用累积塑性应变模型对重复列车荷载作用下季节性冻土区基础场地的沉降变形进行分析,发现场地振动加速度峰值随与桥墩距离R的增大而衰减,且在冻结季的振动衰减速度明显小于非冻结季的;基础场地地表的累积沉降在距桥墩R=0.5 m处最大,且随着列车荷载作用次数的增加而增加,最后逐步趋于稳定。

利用ANSYS软件,对Ⅱ类场地上的挖井基础桥墩在两种边界条件下的冻土和融土的地震反应进行了计算,并对结果进行了分析和比较.结果表明Ⅱ类场地上的挖井基础桥墩,采用粘弹性边界时的桥墩地震反应比固定边界时的地震反应小;冻土时的地震反应比融土时的地震反应明显减小.

将随机振动理论、粘弹性边界条件的二维波动法以及结构动力分析有限元法结合起来,考虑场地地震动为零均值的高斯平稳随机过程,对青藏铁路多年冻土区桩基础桥墩进行了随机地震反应分析,计算了9度地震作用下桥墩随机地震响应最大值的均值和均方差,分析了冻土层及桥墩高度对桥墩随机地震响应的影响。

利用随机振动理论和动力分析的有限元方法,将场地地震动考虑为均值为零的高斯平稳随机过程,对青藏铁路多年冻土区典型桥墩进行了随机地震反应分析,计算了9度地震作用下桥墩随机地震响应的统计特性,分析了冻土层对桥墩地震反应的影响。研究结果表明,冻土层对桥墩地震反应具有显著影响。