重载铁路由于运能大、效率高、运输成本低而受到世界各国铁路部门的重视,被国际公认为铁路货运的发展方向,是世界铁路发展的重要趋势。目前世界各国的重载线路基本以有砟轨道为主,近些年来,随着高速铁路、客运专线及城市轨道交通的发展,无砟轨道得到了广泛应用,技术日益成熟。发展重载铁路无砟轨道也被各国日益提上日程,因此开展重载铁路无砟轨道结构力学研究具有重要的理论意义和工程应用背景。本文应用有限元软件ANSYS建立了重载铁路隧道内双块式无砟轨道和弹性支承块式无砟轨道实体单元模型,针对实体单元模型不能直接获取弯矩的问题,提出了根据应力积分间接获取弯矩的方法,并用于以上两种无砟轨道道床板弯矩的提取,同时分析了两种轨道结构尺寸及参数对轨道结构受力的影响规律。建立了Euler梁、Timoshenko梁、修正Timoshenko梁钢轨模型,分析比较了三种钢轨模型固有频率及对冲击荷载的响应差异。针对路基上重载有砟轨道与隧道内重载无砟轨道的过渡问题,建立了基于修正Timoshenko梁的车辆-轨道耦合动力学模型,计算了30吨轴重货车通过有砟轨道与隧道内无砟轨道连接处的动力响应,提出了相应的轨道刚度过渡方案。