随着我国国民经济和工程建设的飞速发展,高速公路不断向西部山区推进,部分路线不可避免的需要穿越崇山峻岭,由于山区地质条件复杂、耕地资源紧缺等,在这些地区修建高速公路既要保证工程建设安全同时也要避免“大挖大填”以减少施工对生态环境的破坏,因此,许多路段只能采用沿山坡行进的桩柱式桥梁穿越,导致桥梁桩基坐落在陡峭的山坡上。此类桩基的受力情况较常规基桩更为复杂,除直接承受上部结构荷载外,通常还需承受来自坡体的土压力作用,横向荷载大,现行规范中尚无针对性的设计方法。为此,本文结合交通部西部交通建设科技项目“高陡横坡条件下桩柱式桥梁设计与施工技术研究”,从理论、试验及数值模拟三方面开展了陡坡段桥梁桩基承载特性、受力及变形分析,以期进一步完善陡坡段桩柱式桥梁桩基设计计算方法。本文首先归纳总结了高陡横坡段桥梁桩基设计计算理论与方法研究现状,分析了复杂荷载作用下陡坡段桥梁桩基的受力变形特性,建立了基桩受力分析模型,并基于传统有限杆单元方法提出了综合考虑“P-△”效应、桩土相互作用以及双参数地基模型且具有统一形式的改进有限杆单元分析方法,获得了陡坡段桥梁基桩内力与位移解答,进而对影响陡坡段桥梁基桩受力变形特性的各主要因素进行了深入分析,结果表明:陡坡段桥梁基桩柱顶水平荷载相对于土压力对桩身内力及位移影响更为显著,但土压力的作用不可忽视;随着竖向荷载增大,桩身内力和位移也会显著增大“P-△”效应十分明显,小变形叠加原理不再适用。其次,基于双桩结构形式及受荷特点,建立了考虑桩后滑动土楔及土压力传递的高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础整体受力分析模型,并基于改进有限杆单元法得到了双桩受力与变形分析解答,在此基础上重点分析了土压力、柱顶水平荷载、横系梁刚度以及地基土抗力比例系数对双桩基础内力及位移的影响,进而提出了高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础设计计算流程。计算结果表明:横系梁在高陡横坡段桥梁双桩基础承载特性能有效限制桩顶水平位移及转角,提高了双桩结构整体承载性能,在实际工程设计计算中可以考虑其有利作用。再次,依托实际工程,采集了某高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础在桥梁建设全过程及成桥试验中桩身应力数据,分析了桩身轴力、桩侧摩阻力及桩身弯矩分布规律,并通过反算拟合得出了桩侧土压力分布规律:并基于相似原理,设计完成了高陡横坡条件下双桩基础室内模型试验,研究了不同坡度及墩柱高度条件下双桩基础破坏模式及内力与位移发展规律,得到了桩身弯矩拟合公式。最后,以实际工程为背景,运用ABAQUS有限元分析软件建立了高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础分析模型,探讨边坡变形对桩基的作用,获得了桩侧土压力分布规律,并将计算结果与理论计算方法进行对比,并重点分析边坡岩土体重度、弹性模量等参数对双桩基础内力与水平位移以及桩侧土压力发展规律的影响。