以传热学为基础，结合川藏铁路沿线冻土区某桥梁工程实例，确定边界条件与模型计算热力学参数。通过有限元软件建立三维数值模型分析求解，绝热温升的数值模拟计算值与公式理论计算值相吻合，研究了低温环境下桩基浇筑完成后桩土温度场的演化规律，分析并探究了温度应力的成因及其控制措施，以改善桩基的工作性能。结果表明：在混凝土浇筑完成前期，受水泥水化热的影响，桩中心温度明显高于同一深度桩壁温度，桩内外温度差引起温度应力，即在桩表面出现拉应力、桩中心出现压应力；但地面以上桩基部分出现了拉应力大于混凝土允许抗拉强度的状况，为此在桩顶处设置5 d、1℃的保温措施，温度应力明显改善，有效防止了桩基冻裂发生。研究成果可为类似工程设计及施工提供借鉴。
为了揭示多场耦合作用下多年冻土宽幅跑道温度应力的分布规律，首先，采用室内试验模拟了东北某地区冷季降温时多年冻土地温的变化过程，并与基于水热耦合理论建立的温度场模型进行对比；其次，依据东北地区多年冻土地质条件，并结合跑道结构力学参数随温度变化规律建立跑道水热力耦合的地基二维有限元模型；最后，分别计算了30年内1月、4月、7月和10月跑道道面结构和地基整体温度应力的分布规律。结果表明，基于水热耦合的有限元模拟计算冻土温度场的方法是有效的；跑道中间的水平温度应力影响深度约为5 m，一年中1月和7月温度应力变化较为显著，冻土地基大范围内以温度压应力为主，且逐年增大；道面结构层内的最大温度拉应力在1月出现在跑道中心面层，约占面层材料劈裂强度的30%，在7月出现在跑道基层，约占基层材料劈裂强度的28%，因而多年冻土区跑道地基温度应力在夏季和冬季需要引起重视。上述成果可为在多年冻土环境开展机场跑道设计提供参考。