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。
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。
为研究多年冻土区桥梁桩基础抗震性能及影响因素，以中国多年冻土区广泛存在的高承台桩基础为研究对象，通过拟静力试验结合有限元方法探讨了多年冻土区桥梁桩基础地震破坏特征及冻土层物理力学特性变化对其抗震性能的影响规律。结果表明，随着土体温度的降低，桩–冻土体系的水平承载力、初始刚度均呈增大趋势，桩身位移在土体冻结前后变化显著。土体初始含水率的改变对桩–冻土体系的水平承载力及桩身位移的影响较小，但以土体最优含水率为界限，界限含水率两侧桩–冻土体系的刚度变化存在较大差异。土体压实度的改变对桩–冻土体系的水平承载力及桩身位移的改变影响较小，桩–冻土体系的初始刚度随着压实度的增大而增大。因此，在冻土区桩基础桥梁抗震设防中应当充分考虑桩周冻土物理力学特性变化对其抗震性能的影响。
我国幅员辽阔,桥梁工程涉及到的自然环境和地质条件多样,由此也形成了相关工程建设的不同技术难点。其中冻土区域施工常会导致因类型不同以及季节影响而导致桥梁或建(构)筑物的基础稳定和承载及变形问题。针对这些问题,为保证桥梁结构的稳定性,本文从桥梁桩基础的分类、单桩轴向荷载的传递机理入手,阐述了冻土区桥梁单桩基础地基回冻过程研究的意义,并分析了冻土区桥梁桩基础工程回冻过程对单桩承载力和桥梁施工的影响,提出了相关施工的关键技术和工艺,希望能对冻土区桥梁工程的设计、施工提供一些参考。
冻土地区的桥梁桩基础很容易受到地基冻融影响,导致发生严重的基础破坏,直接影响整个桥梁的稳定性和安全性。为了改善这种情况,应结合冻土相关特性,加强桥梁桩基础各环节施工控制,优化施工技术,全面提高桥梁桩基础施工质量。本文分析了冻土地区特性,阐述了冻土地区桥梁桩基础施工技术。
为了研究岛状多年冻土地区桥梁桩基回冻后的桩侧摩阻力变化规律,在大兴安岭地区浇筑了1根长15m、直径1.2m的试验桩,并在试验桩所在区域布设了智能温度监测系统,结合采集的温度数据综合判断桩基回冻进程,并指导桩基回冻后的静载试验,测出桩基回冻后桩侧各土层的摩阻力值。试验结果表明:桩基回冻后桩侧各土（岩）层摩阻力的实测值均高于设计值,提高率在13%35%之间。
为了准确掌握岛状多年冻土地区桥梁钻孔灌注桩的回冻时间及桩基回冻后的承载力,在岛状多年冻土地区选择2个试验地点,每个试验地点浇筑了2根15 m长的试验桩,并在其中一根试验桩处布设温度监测系统,采集桩基回冻过程中的温度数据,根据温度监测结果判断桩基回冻状态,在桩基完成回冻后进行静载与动测试验,测出桩基极限承载力。监测及试验结果表明:试验桩所在区域岛状多年冻土地温约为-1.9℃,桩基完成回冻后桩身内部温度与桩侧1 m处的土体温度变化趋势相同,相同深度处的温差小于0.1℃;用静载法实测出的各土层回冻后的桩侧摩阻力值修正高应变动测法桩–土力学模型中的土层参数,计算曲线与实测曲线拟合较好;动测与静载试验所得到的桩基极限承载力误差为3.91%,试验结果相符合。研究成果可为类似冻土条件下的桩基设计及承载力检测提供理论依据。
桩基础是桥梁工程的常见形式,当前桥梁建筑技术条件下,桥梁桩基础施工通常会遇到很多不良性地质工况,特别是在高寒冻土地区进行桥梁工程施工,应针对其桥梁桩基础施工进行严格的质量控制。针对采用旋挖钻机灌注桩进行冻土区桥梁桩基础施工的技术工艺进行了简要阐述和分析。