目前,薄壁高墩是高寒高海拔地区大跨度桥梁墩柱的主要形式,其结构轻巧、节省材料、施工简便、受力稳定,因此受到广泛应用。但由于高寒高海拔地区低温干燥、日照辐射强烈、昼夜温差大、冻融交替频繁的特殊环境,薄壁高墩结构的开裂情况普遍发生且较为严重,这对结构的耐久性甚至安全性有较大的影响。因此,研究高寒高海拔地区薄壁高墩混凝土抗裂及耐久性的提升,具有重要的现实意义和实践价值。本文主要从两方面进行探究:一是高墩高性能混凝土材料性能的提升,在对高原气候环境、桥墩病害、混凝土原材料质量、配合比设计进行调研的基础上,提出高寒高海拔地区气候环境对原材料的质量要求及对混凝土的性能要求,从而进一步在试验中采用引气技术、陶砂和SAP内养护技术及调整配合比参数来探究提升混凝土抗裂及耐久性的配合比优化方法;二是通过ANSYS对薄壁高墩结构在大温差及日照辐射下的温度效应进行有限元分析,进而从内外部多因素共同作用的角度分析开裂成因,并相应地针对设计配筋及施工养护来提出预防薄壁高墩开裂的有效措施。试验部分以骨料级配设计的优选配合比为基准,通过力学性能试验、快速冻融循环试验、RCM法氯离子迁移试验、收缩性能测试、平板约束抗裂测试来模拟和评价水胶比、粉煤灰掺量、引气剂、内养护剂对高寒高海拔地区高墩混凝土强度及耐久性的影响。结果表明,一定范围内,混凝土氯离子迁移系数及自收缩率与水胶比呈较强的线性负相关作用,但干燥收缩随水胶比降低而减小;粉煤灰的火山灰效应、形态效应及微集料效应对混凝土后期强度和弹性模量的发展有正面影响,能改善收缩抗裂性能;引气剂能引入独立封闭的微气孔,压汞法测试发现引气后孔隙率提高的同时孔径分布向小区间改善,孔隙结构合理因而抗冻性明显提升,抗裂性也有所改善;SAP的释水模式及陶砂的微泵效应使水化完全,同时保持混凝土内部相对湿度,从而提高混凝土的强度同时改善收缩和抗裂性能。综合试验研究及机理分析,本文设计的粉煤灰、陶砂内养护剂、引气剂三掺的C35内养护高墩HPC能满足高寒高海拔地区薄壁高墩对混凝土强度及抗冻、抗裂的耐久性要求。同时,内养护混凝土的热力学性能相对优良,在昼夜温差及日照辐射作用下,薄壁高墩的温差极值及温度应力有所降低,对控制裂缝的产生和发展有正面效应。结合有限元模拟分析高墩混凝土开裂成因,环境温湿度的变化、日照辐射、水化热效应、新老节段浇筑的收缩差会导致薄壁高墩温度裂缝和收缩变形裂缝的发展,而合理配置水平箍筋及抗裂钢筋网、加温拌合用水及骨料、控制节段浇筑间隔时间及拆模时间、蓄热加温或蒸汽养护、主动预偏法控制垂直度等措施能有效预防或缓解薄壁高墩裂缝的发展。