随着无砟轨道结构服役时间的增加,无砟轨道结构的主要部件可能出现损伤甚至失效,比如轨道板和支承层裂纹、混凝土损伤、轨道板-CA砂浆层层间损伤等。随着无砟轨道损伤的累积,轨道结构的服役性能将会持续恶化,当无砟轨道损伤累积到一定程度时,存在一定的可能性会使得高速行车受到较为显著的影响。由此可见,探明高速铁路无砟轨道结构损伤失效机理,对完善我国髙速铁路无砟轨道结构养护维修技术和智能运维理论具有重大意义。本文在既有研究成果的基础之上,以CRTSⅡ板式无砟轨道为研究对象,建立了考虑损伤的车辆-下部基础结构耦合动力学模型,分析了列车动荷载和温度荷载耦合作用下典型无砟轨道结构损伤机理及演变规律。本文主要研究工作如下:（1）利用断裂力学和能量原理推导出裂纹梁单元的刚度矩阵,提出了精细化的无砟轨道单元模型,建立了考虑混凝土裂纹的车辆-无砟轨道耦合动力学模型,较为细致地分析列车动荷载对含裂纹轨道结构动态力学响应的影响机制。（2）借助含混凝土裂纹车辆-无砟轨道垂向耦合动力学模型,详细地分析了轨道不平顺、裂纹深度、CA砂浆刚度和路基刚度对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明:短波不平顺对轨道板和支承层裂纹尖端应力强度因子的影响十分显著,而中长波不平顺对裂纹尖端应力强度因子的影响相对较小;当裂纹深度比大于或等于0.3时,轨道板和支承层裂纹的应力强度因子均快速增加;随着CA砂浆刚度的增加,轨道板垂向位移和裂纹尖端应力强度因子均逐渐减小,而CA砂浆刚度对含裂纹支承层的垂向位移和裂纹尖端应力强度因子的影响则相对较小;较低的路基刚度将会明显增加裂纹尖端应力强度因子,从而使得轨道板和支承层的裂纹扩展速率加快。（3）基于疲劳裂纹扩展方程（Forman公式）和含混凝土裂纹轮轨系统动力学模型,提出了一种分析长期列车动荷载作用下混凝土裂纹扩展规律的迭代预测方法。探讨了不同支承层初始裂纹深度和路基局部脱空条件下支承层裂纹的扩展规律。结果表明:当裂纹初始深度越接近临界裂纹深度时,裂纹的扩展速率越快;当支承层裂纹初始深度为10mm,且一直迭代计算至支承层断裂时,在迭代计算初期裂纹深度近似呈现线性增长趋势,当通过列车节数大于399.89万次时,裂纹深度的增长速率迅速增加,呈指数式增长趋势,即裂纹进入失稳扩展阶段;将支承层残余寿命占比为70%时的裂纹损伤评定为Ⅰ级损伤,支承层残余寿命占比为50%和30%时的裂纹损伤评定为Ⅱ级和Ⅲ级损伤;基于分析结果确定的Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级支承层裂纹损伤所对应的裂纹深度阈值分别为16mm、23mm和43mm;路基脱空会使得支承层裂纹的扩展速率显著增加,从而导致支承层裂纹扩展至失稳阶段所需要的时间大大减少,即支承层的疲劳寿命将会明显减少。（4）引进混凝土弹性损伤本构模型和分层梁单元模型,基于车辆-轨道相互作用原理,建立了考虑混凝土损伤的车辆-无砟轨道耦合动力学模型。研究了无砟轨道结构参数、轨下支承失效、轨道板温度梯度荷载和轨道板预应力损失对混凝土损伤机理的影响。研究结果表明:轨道板和支承层的混凝土损伤因子主要分布在上表面和下表面,损伤因子的极值均出现在上表面;较大的扣件刚度会明显加剧轨道板和支承层的损伤,目前所采用的扣件刚度既能够保证合理的钢轨垂向位移,又可以有效地降低轨道板和支承层损伤累积速率,从而说明了既有高铁线路所采用扣件刚度的合理性;CA砂浆刚度对轨道板上表面损伤因子和垂向位移的影响较大,而CA砂浆刚度对轨道板下表面损伤因子的影响则相对较小;较低的路基刚度将会明显增加单次列车所引起的混凝土损伤;与扣件间隔失效相比,扣件连续失效对无砟轨道结构动力响应和混凝土损伤的影响更加不利;CA砂浆层脱空对轨道板和支承层上表面混凝土损伤因子的影响较为显著;路基脱空对支承层损伤的影响要远大于对轨道板损伤的影响;正温度梯度对于抑制轨道板混凝土产生损伤具有显著作用,负温度梯度和列车动荷载耦合作用以及轨道板内纵向预应力损失均会明显加剧轨道板混凝土的损伤累积速率。（5）采用有限单元法提出了无砟轨道-桥梁单元模型,并将离散型内聚力模型引入车辆-无砟轨道-桥梁耦合动力学模型中,建立了考虑无砟轨道层间损伤的高速列车-无砟轨道-桥梁耦合动力分析模型。详细分析了行车速度、轮轨黏着系数、CA砂浆层脱空长度和内聚力模型参数对无砟轨道层间损伤机理及演变规律的影响。主要结论有:在一跨简支梁桥范围内,轨道板-CA砂浆层纵向相对位移呈现正弦曲线变化趋势,其最小值和最大值分别约位于5.2m和27.95m处;在车辆动荷载和桥梁温度荷载的耦合作用下,轨道板-CA砂浆层层间损伤主要出现在25～30m范围内;随着轮轨黏着系数的增加,轮轨纵向力的均值和极值以及轨道板-CA砂浆层层间界面纵向相对位移均逐渐增大,从而使得层间界面损伤因子也相应的增加;当存在CA砂浆层脱空时,脱空附近处的无砟轨道层间界面处于拉伸+剪切混合型受力状态下。从减缓无砟轨道层间损伤累积速率的角度考虑,建议在CA砂浆层脱空长度扩展到0.65m之前对其进行修补。随着层间界面切向刚度的减小,层间界面损伤因子逐渐增加。在一跨简支梁桥范围内,层间界面损伤因子主要出现在3～8m和24～30m范围内。