20世纪以全球气候变暖现象为主导的全球变化愈来愈被国际社会所重视，随着全球气候变暖和人类活动对多年冻土的影响，我国多年冻土总的趋势是在退化。工程实践表明，显著的冻土退化已经导致冻土区浅基础工程构筑物产生了大量病害。钻孔灌注桩是在我国广泛应用的一种深基础，能将受力传至深处稳定的持力层内从而得到较高的承载力，能够满足大型工程对于基础强度的要求，同时浅表层冻土退化对桩基础的稳定和变形影响较小，非常有利于保证运营期工程构筑物的安全可靠。　　本论文以多年冻土区混凝土钻孔灌注桩及桩周冻土层为研究对象，运用数值分析的方法，对多年冻土区桩—土体系的传热特性、回冻过程及承载力性能进行研究，同时与实测数据进行对比，分析了桩基承载性能影响因素的敏感性，并针对青藏高原昆仑山垭口桩基试验场地的某一处试桩进行了桩基尺寸的优化设计。研究的主要内容与结论如下:　　(1)基于传热学及弹塑性力学理论，建立了考虑液态水和固态冰的相变、混凝土水化热、地基土初始地应力场平衡的桩—土体系的温度—应力顺序耦合模型，应用ABAQUS数值分析软件实现了模型的求解，并利用北麓河桩基地温和静载试验的现场实测数据验证了数值分析模型的可靠性。实测数据和计算结果的对比结果表明，数值分析模型可以较好地模拟预测多年冻土区桩—土体系的地温场变化过程，实现桩—土体系受力变形过程的计算。　　(2)基于统计学原理，考虑桩径、桩长、冻土层粘聚力和内摩擦角四种影响因素，采用正交试验法对冻土区钻孔灌注桩承载力影响因素进行了敏感性分析，通过极差分析发现，在一定程度上，对于多年冻土区摩擦桩而言，桩基尺寸对桩基承载性能的影响比地基土的性质更为显著，四种参数的影响显著性排序是:桩径＞桩长＞粘聚力或内摩擦角。随着桩基受荷水平的增大，冻土层内摩擦角的影响显著性有明显提高。因此，在设计受荷较大的桩基工程时，对于地基土层要重点验算其内摩擦角，以确保工程稳定性。　　(3)运用双因素方差分析法，对四种因素之间的全部六种交互作用进行影响显著性分析，结果表明，在六种交互作用中，桩径与桩长、粘聚力与内摩擦角之间表现出强烈的交互作用。在显著性水平α=0.01时，两者对桩基的承载性能有显著影响，且随着桩基受荷的增大，粘聚力与内摩擦角交互作用的显著性将明显提高。　　(4)针对青藏高原昆仑山垭口桩基试验场地内的某一处工程试桩，根据参数敏感性分析结果，开展了桩基尺寸优化设计分析。计算结果表明，相比较试桩，三种优化方案在减小钢筋混凝土用量的同时，其承载力能够满足规范要求的桩基沉降标准，且回冻过程更快。同时，优化结果也印证了参数敏感性分析的正确性。