为研究上覆冻土层影响下液化场地桩基地震反应特性，设计制作了上覆冻土层液化场地1*2桩基模型，通过振动台试验，分析了地震作用下饱和砂土超静孔压和超静孔压比、承台加速度和位移、上部结构加速度和位移以及桩基曲率的变化规律。同时，基于OpenSees有限元软件，建立了考虑上覆冻土层与液化土层剪切效应的桩-冻土非线性二维有限元模型，研究了上覆冻土层厚度对桩基地震反应的影响。结果表明：0.3g地震波作用下砂土层土体及承台加速度峰值放大系数均不超过1，上部结构加速度峰值放大1.75倍，上覆冻土层的存在会抑制砂土层顶部土体的加速度响应，并加剧顶部土体的液化。地震波在砂土层从下向上传播过程中存在能量损耗，土体液化后会吸收地震波能量并过滤其高频部分。超静孔隙水压力随深度增加而增大，超静孔压比随深度增加而减小，液化最先发生在砂土层顶部。承台位移偏移较小，上部结构位移偏移现象明显，上部结构残余位移为承台的3.6倍。桩基曲率在冻土层底部最大，桩基最容易在冻-砂交界处发生破坏。上覆冻土层厚度越厚，土体超静孔压比越小，土体液化概率越低，上覆冻土层厚度增加能在一定程度上提高桩基的抗弯和抗剪承载力。研究成果可为西部冻土区液化场地桩基础桥梁的抗震设计提供一定参考。