进入21世纪,随着我国经济建设的快速发展,区域协调可持续发展日渐提上日程。为统筹中西部地区均衡发展,基础设施建设已成为发展中西部经济的重中之重。经济发展,交通先行,青藏铁路的开工建设及运营为西部经济的发展奠定了坚实的基础。青藏铁路纵贯青海、西藏两省区,穿越连续多年冻土区,是迄今为止世界上穿越冻土里程最长的高原铁路。为克服冻土场地给建造和运营铁路干线带来的次生问题,工程师常常采用桩基础的形式规避不良地质。然而,加之我国地震分布广、强度大,其中青藏高原地震区地震活动位居全国之首,因此冻土场地桩基桥梁抗震问题日渐突出。基于此,本文选取冻土场地桩基桥梁地震响应作为研究点,将典型冻土场地桩基桥梁作为研究对象。首先,基于室内低-常温动三轴试验数据对p-y曲线进行修正;其次,建立冻土场地桩基桥梁三维有限元数值计算模型,以此模拟冻土条件下桩基桥梁的地震响应特性。最后,利用高斯过程替代模型,计算冻土场地桩基桥梁地震响应的统计变量,进而进行不确定性量化分析。具体研究内容及思路如下:(1)冻土场地砂砾石动力特性试验研究。通过一系列的低-常温动三轴试验,分别讨论了粗颗粒砂砾石在不同温度、不同围压和不同砾砂比条件下的骨干曲线、动剪切模量和阻尼比的变化规律;依据砂砾石试样进行CT扫描试验,在所得CT数均值和标准差的基础上结合动剪应力和动剪应变的变化规律以及试样内部微结构图像分析了砂砾石试样的损伤演化过程和特征。(2)在低-常温动三轴试验数据基础上对常规p-y曲线进行修正,使其更好的适用于冻土场地桩-土动力相互作用模拟。利用界面友好MSBridge程序建立冻土场地桩基桥梁有限元数值模型,详细介绍了数值模型中各部分的模拟细节。最后利用开源有限元数值计算平台Open Sees执行相应的数值模拟,对冻土场地桩基桥梁的地震响应特性进行分析。(3)采用高斯过程替代模型,计算冻土场地桩基桥梁地震响应的统计变量,进而进行不确定性量化分析。基于影响冻土场地桩基桥梁响应的主要参数,确定这些参数的服从分布特点,获取输入样本;其次,基于非线性时程响应,分析不同样本输入下模型的响应,得到输入-输出的训练样本;最后,结合高斯过程替代模型,量化桩基桥梁的地震响应不确定性。本文基于低-常温动三轴试验和三维有限元非线性模型分析为基础,着重探讨了冻土场地砂砾石材料的动力特性和桩基桥梁地震响应特性。在此基础上,采用高斯替代模型,计算冻土场地桩基桥梁地震响应的统计变量,进而进行不确定性量化分析。以上这些工作将为土的动力特性相关试验和桥梁桩基三维有限元建模及地震响应特性研究提供一定的参考价值。