随着青藏高原的多年冻土不断退化和道路工程等级的不断提高,桩基工程得到广泛应用。在运营期冻融过程中桥梁工程桩周冻土的冻胀融沉诱发桥梁工程病害,是冻土工程中亟待解决的重大问题之一。针对上述问题,本文开展桩基服役期桩土体系冻胀融沉的变化规律研究,基于青海省共和至玉树公路查拉坪大桥桩基工程,采用室内模型试验与数值模拟手段,分析桩土体系冻胀融沉特性形成机理,建立冻融过程中桩土体系冻胀融沉计算模型,研究冻融过程中未来年份桩土体系冻胀融沉变化规律。研究成果可为多年冻土区桩基施工、结构设计优化及工程冻害预防措施开展提供参考。主要工作如下:(1)针对冻融过程中桩土体系冻胀融沉形成机理问题,利用室内模型试验模拟查拉坪大桥桩基现场地质工况,进行融化-冻结过程,对冻融过程中桩周土体温度、未冻水含量、桩与土体位移进行了监测,基于试验数据对冻融过程中桩土体系温度场与水分场变化原理进行了分析,结合温度场与水分场变化原理得出了桩土体系冻胀融沉形成机理。(2)针对桩土体系冻胀融沉模型建立的问题,基于考虑相变的热传导方程、水分迁移方程以及应力应变方程,利用COMSOLMultiphysics有限元软件中系数型偏微分方程模块(PDE)进行二次开发,自定义桩土体系冻胀融沉数学模型,并对室内模型试验进行模拟,得到温度、水分、冻胀融沉变化规律,将数值模拟结果同模型试验数据进行比较,证明了桩土体系冻胀融沉数值模型的可靠性。(3)针对未来年份桩土体系冻胀融沉的问题,利用桩土体系冻胀融沉模型模拟现场工况,考虑未来年份大气温度升高,研究了桩基服役1年后、10年后、30年后、50年后桩土体系温度场、水分场、冻胀融沉的变化。通过对桩周土体温度场变化进行分析,得到了未来年份桩周土体温度场分布、冻土上下限变化规律。对桩周土体水分场变化进行分析,得到了未来年份桩周土体中未冻水含量、含冰量、水分迁移的变化规律。最后对桩土体系位移场变化进行分析,得到了未来年份桩体、桩周土体的位移变化规律,并得出未来50年桩土体系的融沉对桩基稳定性的影响远大于冻胀的影响。