受工程地质条件影响,一些桥墩不可避免的位于滑坡、岩堆、高路堤等高陡边坡上,为了控制地震时桥墩基桩的受力变形,抗滑桩广泛应用于高陡边坡桥基的抗震加固工程中。使用抗滑桩加固高陡边坡桥墩基桩,一方面需要考虑地震时斜坡效应的影响,桥墩两侧岩土体为非对称分布,后侧土体对基桩施加动土压力;另一方面,抗滑桩与桥墩基桩存在相互作用,包括后排抗滑桩通过中间介质将部分滑坡推力传给桥墩基桩、桥墩基桩受荷后分担部分水平荷载给前排抗滑桩;同时,高陡边坡的地震响应特性和破坏特点、抗滑桩的受力破坏模式等也会影响桥墩基桩的受力变形。由于国内外鲜有抗滑桩等抗震支挡结构加固高陡边坡桥基的试验研究,相关文献和技术资料匮乏,导致抗滑桩的设计原则比较模糊,具体设计方案偏重于工程经验或经验性的理论推算,抗滑桩加固高陡边坡桥基的优化设计工作停滞不前,严重制约了抗震设防地区的高陡边坡桥基加固工程的建设质量,为本可避免的生命财产损失埋下隐患。开展抗滑桩加固高陡边坡桥基的试验研究,对桥墩基桩、抗滑桩、高陡边坡的地震反应进行机理分析,提炼抗滑桩优化设计的主要影响因素和方法势在必行。本文以抗滑桩加固高陡边坡抗滑段及下滑段桥基为研究对象,设计完成不同缩尺比例的大型振动台模型试验,研究了不同频率、加速度峰值的地震作用下桥墩基桩、前排抗滑桩、后排抗滑桩的受力变形特性,并结合物理模型的破坏发展,探讨了高陡边坡的地震反应和频谱响应规律。利用三维仿真动力计算模型分析抗滑桩桩位对桥墩基桩受力变形的影响,总结归纳抗滑桩桩位优化设计的主要影响因素,得到抗滑桩加固高陡边坡桥基的优化设计原则和步骤。根据高陡边坡桥墩基桩的受力变形特点,建立力学计算模型和假定条件,研究设计计算方法。论文的主要研究内容包括:(1)设计抗滑桩加固高陡边坡桥基的振动台试验模型,利用量纲分析法进行振动台模型试验的相似关系设计,根据试验目的和要求,完成微粒混凝土模型桩、岩土模拟材料的配制,开展了梁跨荷载模拟、测点布设、地震波加载、边界处理等试验准备工作,梳理得到整套试验设计方法。(2)基于抗滑桩加固高陡边坡抗滑段桥基、下滑段桥基的大型振动台模型试验,系统研究了不同频率、加速度峰值的地震作用下桥墩基桩、前排抗滑桩、后排抗滑桩的受力变形特性,探讨了前排抗滑桩、后排抗滑桩的抗震加固效果及高陡边坡的地震破坏特点,深入分析了后排抗滑桩的卸荷效应和破坏失效机理。(3)通过对加速度时程曲线进行频谱分析,研究了高陡边坡土体的滤波效应、自振频率响应特性、频段耦合效应等,利用PGA放大系数云图、土体应变云图得到了不同频率、加速度峰值地震作用下抗滑桩加固高陡边坡桥基的动力响应规律,以及不同土体的应变响应特点,验证了磷青铜带测试土体变形的可行性,探讨了岩土阻尼与振动波频率的定性关系,并结合地震波临空放大理论,剖析了可塑性粉质粘土的滑坡推力变化规律。(4)基于抗滑桩加固高陡边坡上桥基的大型振动台模型试验规律,建立原型工点的三维仿真动力计算模型,分析前排抗滑桩桩位、后排抗滑桩桩位对桥墩基桩受力变形的影响,提取主要控制因素,总结归纳抗滑桩与桥墩基桩的地震相互作用规律,得到不同桩位的前排抗滑桩、后排抗滑桩受力变形规律,结合高陡边坡桥基的地震反应特点,制定抗滑桩加固高陡边坡桥基的优化设计原则和步骤,并提出桥墩基桩、抗滑桩能继续服役的安全阈值。(5)通过分析高陡边坡上桥墩基桩的地震受力变形特性,以桥墩的位移变形、桩侧土压力荷载为边界条件,建立桥墩基桩受力变形的力学计算模型和基本假定条件,以后侧基桩为分析对象,得到修正叠加的计算结果,通过比较理论计算值和三维仿真结果,验证了方法的可行性,并讨论了修正系数随地震强度的变化规律。