路桥过渡段差异性沉降是铁路建设的主要病害之一,特别是多年冻土区,病害问题更加严重和复杂多变。路桥过渡段作为道路与桥梁结合的一个关键结构,路基与桥台的沉降差严重影响铁路运营的安全性以及行车的舒适性,在外部行车荷载的影响下,差异性沉降更加严重突出,目前针对沉降病害最简单有效的处理方法是在桥台后沉降凹陷处填埋道渣并重新找平,但该方法只能短时间解决病害问题,未能从沉降机理入手,从根本上解决沉降差异,而且长期堆积的道渣不利于冻土地基的稳定性,可能产生新的病害。因此,本文参考多年冻土区路基沉降的治理措施,从单一粒径碎石材料的“主动冷却”地基和短桩基提升路基整体刚度两方面入手,提出一种新的路桥碎石过渡段优化结构方案,为了探究优化结构模型中的单一粒径碎石材料和短桩基结构的治理效果,本文共设置三种试验模型:一般路桥碎石过渡段;单一粒径碎石路桥过渡段;路桥碎石过渡段优化结构。根据实际工程地段的气候条件和外部荷载,通过室内试验对模型的温度场、水分场、位移场的变化规律进行对比分析,主要研究内容和结论如下:（1）为了更加真实地反映多年冻土区冻土特性,在进行周期温度循环之前,首先通过高低温环境试验箱模拟出冻土活动层,发现活动层形成良好,各层土体成正弦周期性变化,随着土体的加深,温度变化幅度逐渐减弱,具有一定的滞后性。（2）对三种模型的温度场进行监测发现,单一粒径碎石结构各层土体温度均低于同等深度的一般碎石结构,且碎石层底部的温度波动幅度更大,表明单一粒径碎石材料能较好地实现对流换热,进而达到主动降温,保护冻土地基稳定性的目的;短桩基对周围土体温度场有一定影响,但影响范围有限,整体温度与单一粒径碎石结构相差较小。（3）对试验模型加载前后的水分场进行监测发现,由于温度场的影响,单一粒径碎石结构和优化结构地基含水率均低于一般碎石结构,短桩基的影响使得含水率略有升高;在荷载和冻融循环的影响下,地基含水率均呈不同程度的变化,且优化结构含水率变化最小。（4）在施加外部荷载前,对路基和桥台的冻胀融沉规律进行对比分析发现,由于土体厚度大大减小,单一粒径碎石材料能较好地保护冻土地基的稳定性,且短桩基对地基温度场的影响较小,使得单一粒径碎石结构和优化结构由冻胀引起的变形量均低于一般路桥碎石过渡段。（5）在施加外部荷载后,对模型结构的沉降规律进行对比分析发现,单一粒径碎石结构与优化结构的路桥沉降差均小于一般碎石过渡段,且优化结构模型的沉降差最小,说明单一粒径碎石材料和短桩基结构大大提升了过渡段的整体刚度,对差异性沉降病害具有良好的防治效果,且短桩基效果更加显著。