为了深入研究多年冻土地区铁路桥梁桩基础设计，基于多年冻土地区铁路桥梁桩基础承载力计算理论，分析实际工程中桩基础与多年冻土的相对位置不同情况下设计注意事项。一般冻土层厚度与桩基础有4种相对位置关系，表层季节融化层厚度决定桥梁承台的埋置原则。当多年冻土天然上限较高时，承台底埋置于人为上限之下≮0.25m，桩周阻力根据多年冻土厚度分别由冻结力提供或冻结力与摩阻力共同提供；当天然上限较低时，为了降低承台基坑开挖对地下多年冻土的扰动及减少工程投资，承台底面应上抬至地面之上≮0.3m，桩周阻力亦根据多年冻土厚度分别由冻结力提供或冻结力与摩阻力共同提供，这种情况下，季节融化层夏季融沉产生的负摩阻力对桩长的影响不可忽略。另外，多年冻土地区桥梁桩基设计需要采取一定措施如设置永久钢护筒、涂抹沥青渣油、回填卵砾石土等方法来降低后期病害。

青藏铁路作为国家重要战略通道和西藏经济发展的关键支撑，在其建设中广泛采用了以桥代路的冻土保护措施。然而，随着全球气候变暖和人类工程活动增加，多年冻土区路桥过渡段出现了大量工程病害，如路基沉降、桥梁结构变形等。本文结合以往研究资料，从病害类型、病害成因、现有处置措施、面临问题分析四个方面，对路桥过渡段工程病害的研究现状进行梳理和总结，结合青藏铁路路桥过渡段病害一体化处置技术试验示范工程的最新观测结果，提出未来工程病害处置方向和建议。桥体结构热源作用诱发的非均匀冻土退化是路桥过渡段差异沉降的主要原因，而桥梁结构变形一方面由冻土地基承载力下降引起，另一方面则主要受到了桥台背后填土的季节冻胀作用。随着青藏高原暖湿化持续加剧，未来青藏铁路多年冻土区路桥过渡段面临更高的病害发生风险，传统补强措施已不足以应对未来风险挑战。一体化处置技术对于路桥过渡段工程病害处置展现出了良好成效，在一年内实现了高温冻土向低温冻土的转变，同时实现稳定性的快速提升，该技术对于进一步提升青藏铁路工程质量和可持续发展具有现实意义。

以中国青藏高原为代表的高寒高烈度地区，由冻融循环作用导致的材料性能劣化和气候变暖导致的多年冻土退化问题日益严峻，给桥梁桩基础抗震性能评估带来巨大挑战。为系统研究多年冻土退化以及材料冻融劣化对桥梁桩基础抗震性能的影响，确保其合理的抗震设计，该文建立考虑多年冻土退化和材料冻融劣化的桩-冻土相互作用有限元模型，对比分析了不同因素对多年冻土区桥梁桩基础抗震性能的影响机制。研究结果表明：随着桥梁服役时间的增加，桩-冻土体系的水平承载力、等效刚度和耗能能力均呈下降趋势；多年冻土退化与材料冻融劣化的叠加效应对桩基础抗震性能的影响更显著，具体表现为在桥梁服役100年时，桩-冻土体系的水平承载力降至初始值的55%左右，但仅考虑多年冻土退化时，其水平承载力降至初始值的89%左右。因此，如果忽略材料冻融劣化的影响，会导致桥梁桩基础抗震性能评估结果偏不安全。在多年冻土区桥梁桩基础的抗震性能分析中，除了考虑多年冻土退化的影响，还必须充分考虑材料冻融劣化的影响。

桩侧土体的性质与分布、桩体长径比是影响桩基础荷载传递规律的主要因素。桩周土体强度高、塑性强，且受含冰量和温度的直接控制，是冻土区桩基础的独有特征。充分理解冻土区桩基础的荷载传递规律及影响因素，不仅有助于冻土区基础工程的设计施工，而且对桩基础变形防控有重要指导意义。利用界面库仑摩擦模型和可以反映土壤塑性的Drucker—Prager准则，模拟计算了不同条件下冻土桩基础的荷载传递过程和承载力变化。结果表明，冻土区桩基础的荷载～位移曲线分为线性段、加速段、破坏段；降低土体温度、减小桩径可以降低线性段的变形斜率，提高极限荷载；而增加桩长会增大极限荷载，但不会显著影响线性段的变形斜率。总体而言，侧摩阻力在线性变形段呈R形分布并由上向下逐步发挥，在极限荷载后呈现正梯形分布；温度越低，桩径越小，桩越长，则桩侧中下部侧摩阻的滞后效应就越显著；桩侧土体热力性质的差异及分布，扩大了侧摩阻力分布的异化特性；桩侧上部土体温度越低，越有利于冻土桩基础的承载性能。

近年来全球升温明显，多年冻土退化趋势显著。为研究多年冻土退化对桩基础竖向承载力的影响规律，建立了考虑多年冻土退化效应的桩基础有限元模型，分析了多年冻土区季节活动层厚度的改变对桩基础竖向承载力的影响规律。结果表明，随着季节活动层厚度的增加，桩基础的竖向极限承载力呈现减小的变化趋势；不同季节活动层厚度工况下桩基础的最大应力均出现在桩头位置，最小应力均出现在桩底位置，并且随着荷载的增大，桩基础最大应力出现的区域呈现出由桩头位置逐渐向桩底位置扩大的趋势；当季节活动层厚度相同时，随着荷载的增加，土体应力整体呈增大的趋势，且最大应力出现位置均呈现出随着荷载的增大从桩身周围土体向桩底土体转移的趋势。

在季节性冻土区，气候因素引起的土体季节性冻融对桩基础的水平承载影响显著，在地震等水平荷载作用下桩基础极易发生断桩等脆性破坏。为消除或减弱季节性冻融对桩基的影响，文中采用抗冻融且高阻尼的橡胶-砂胶结材料置换桩周表层土体，改善桩基的水平承载特性；结合美国阿拉斯加地区某实际工程桩，对季节性冻土区进行温度场模拟，建立桩-土相互作用有限元模型，对比分析置换前后桩基础的受力与变形，并对置换范围进行优化，得到最佳置换宽度和置换深度分别为1.0d、6.0d(d为桩基直径)。

为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理，并分析其变形规律，针对这一病害建立桥台-路基有限元模型，分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律。基于非饱和土渗流和热传导理论，联立冻土水热微分方程，并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合。利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型，通过室内冻融试验验证该模型的有效性。最后以某多年冻土区铁路桥台为例，对桥台后路基未来30年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析。结果表明：在未来30年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势，但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度。在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m。在距桥台16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来30年下降1.6 m、路基中心下降1.81 m。在未来30年间，桥台后路基持续发生差异性水平冻胀，顶端累计水平位移155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜。

近年来，青藏高原多年冻土区盐湖面积不断扩大，漫溢后形成高矿化度水流流经铁路、公路的桥梁墩台，给线路运营造成了较大的安全隐患。针对盐湖漫溢河道处的桥梁工程进行研究，分析了盐湖漫溢对桥梁墩台带来的主要影响，提出了针对性的防治对策，并基于现场监测数据对工程效果进行了评价。主要结论包括：高矿化度水流对桥梁墩台造成的影响主要有河道下切严重，对地基多年冻土热干扰严重和对桥墩及基础混凝土腐蚀。针对高矿化度水流对桥梁墩台的影响，提出了区域河流疏导和冻土防护、桥墩基础冻土热防护、桥梁结构构造防腐蚀3个方面的整治技术；根据初期监测数据分析，高矿化度水流流量较大，造成下部冻土退化严重，但在合理的整治工程实施后，近1年多来未发现桥梁墩台变形。同时，地温监测数据验证了热棒具有保持多年冻土稳定的作用。

总结了现阶段冻土区桥梁桩基础抗震试验研究的主要任务，从试验的目的、优势、设计和不足等方面对冻土三轴压缩试验、桩-冻土体系拟静力试验和地震模拟振动台试验的研究现状进行了系统的总结与分析，提出了相应的改进措施和发展方向。考虑到室内试验中桥梁桩基础-冻土相互作用体系实施难度的问题，提出了采用子结构试验方法开展冻土区桥梁抗震试验的思路。

在青藏高原多年冻土退化趋势明显及地震活动频发的背景下，为研究多年冻土退化对青藏铁路桥梁桩基础地震易损性的影响，建立了桥梁桩基础-冻土相互作用有限元计算模型，并通过拟静力模型试验验证了模型的合理性。考虑多年冻土退化效应的影响，以桩基础曲率延性比为损伤指标，以地面峰值加速度PGA为地震动强度参数，并选取了符合场地特征的80条地震波，对不同多年冻土活动层厚度和轴压比下的原型桥梁桩基础进行了非线性地震损伤分析。拟静力试验和数值模拟结果表明：地震作用下桥梁桩基础顶部破坏严重，是整个桥墩-桩-土体系的薄弱部位；随着多年冻土活动层厚度的增加（退化程度加剧），周围土体对桩基础的约束减弱，桩身的最大曲率呈减小趋势，从而降低了地震作用下桥梁桩基础的破坏概率，但墩顶位移却有所增大，导致地震过程中落梁风险增加；而随着桥墩轴压比的增大，桩身最大曲率明显增加，多年冻土区桥梁桩基础的地震易损性显著增加。考虑到桥梁桩基础破坏后修复难度较高，因此多年冻土退化背景下青藏铁路桥梁抗震性能评估还需考虑高桥墩轴压比变化对桩基础地震易损性产生的不利影响。