随着高速铁路建设飞速发展,高墩、大跨、长联桥梁被广泛应用于工程建设中,桥墩纵向刚度关系到桥梁结构的安全性与工程成本两方面重要问题。复杂运营条件下桥上无砟轨道无缝线路受力变形规律及高速行车条件下动力学影响等问题直接关系到结构服役的安全、耐久性,因此对于高速铁路跨海桥梁无缝线路力学特性及桥墩纵向刚度取值的研究具有重要现实意义。本文以高速铁路跨海桥梁无缝线路为研究背景,建立线-板-梁-墩空间耦合静力学模型及车-轨-梁-墩空间耦合动力学模型,研究复杂运营条件下高速铁路跨海桥梁无缝线路静力学特性;依据钢轨-扣件-无砟道床相对位移试验得出新梁轨相对位移限值;对不同跨度简支梁和连续梁桥桥墩纵向刚度合理值进行研究,并对超长联大跨连续梁桥轨道系统进行设计;研究不同桥梁参数条件下高速铁路跨海桥梁桥上无砟轨道无缝线路的动力学响应。主要研究工作及结论如下:(1)建立两种桥型(简支梁、连续梁)的线-板-梁-墩空间耦合静力学模型,研究在复杂运营荷载作用(温度作用、列车荷载、荷载耦合等)下跨海桥梁无缝线路静力学特性。结果表明:在不同温度作用下,随着降温幅度的升高,简支梁和连续梁桥上结构受力变形均显著增大。简支梁桥在计算制动力时可以简化建桥跨数,建议6跨至8跨;对于连续梁桥建议当桥梁长度小于400m时,按照桥梁长度满跨加载制动来计算钢轨制动力。(2)研究不同桥梁参数(桥墩纵向刚度、桥梁跨度、相邻桥墩纵向刚度差等)下桥上无砟轨道无缝线路静力学特性。结果表明:钢轨伸缩力、挠曲力受桥墩纵向刚度影响较小,受桥梁跨度影响较大;钢轨制动力和梁轨相对位移受桥墩纵向刚度和桥梁跨度影响明显,随着桥墩纵向刚度的增加,两者均逐渐减小,随着桥梁跨度的增加,两者近似呈线性增加。对于简支梁桥,桥墩纵向刚度差对钢轨伸缩力和挠曲力影响均较小,对制动力和梁轨相对位移影响较大,尤其对于峰值影响最大。对于连续梁桥,在温度和挠曲作用下固定墩线刚度差对其上墩顶纵向力影响极大,制动作用下固定墩桥墩纵向刚度差增大,钢轨制动力和梁轨相对位移均显著降低,墩顶纵向力除了固定墩处显著增大外,其他桥墩处均减小,因此在连续梁桥墩刚度不均匀时需关注固定墩处墩顶纵向力是否过大的问题。(3)进行钢轨-扣件-无砟道床相对位移试验得出梁轨相对位移限值,并依据新限值对不同跨度简支梁和连续梁桥桥墩纵向刚度合理值进行研究。结果表明:钢轨-扣件-无砟道床相对位移测试试验中,当梁轨相对位移达到5mm时各个结构部件均未出现变形和损伤,本文建议以5mm作为无砟轨道无缝线路的梁轨相对位移限值。在新限值下研究得到32m、48m、64m、80m单箱(双箱)、96m简支梁的桥墩纵向刚度合理值分别为200k N/cm、300k N/cm、500k N/cm、700k N/cm(800k N/cm)与2000k N/cm(800k N/cm小阻力);(60+100+60)m、(80+128+80)m连续梁的桥墩纵向刚度合理值分别为600k N/cm、3000k N/cm。对于连续梁桥墩纵向刚度合理值研究方面,需要综合考虑边跨简支梁跨长等因素的影响。刚度优化后的桥墩单根造价可降低11.42%-36.57%。(4)以通苏嘉甬铁路杭州湾跨海大桥海中引桥连续梁桥((60+22×80+60)m连续梁)为例,对此类型超长联大跨连续梁桥上轨道系统进行设计研究,结果表明:对于超长联大跨连续梁,为减小无缝线路及墩台受力,应在主梁两端分别设置两组单向钢轨伸缩调节器,尖轨处于连续主梁上、不跨越梁缝,同时基本轨位于边跨且跨越梁缝,全桥均铺设常阻力扣件。(5)建立车辆-无砟轨道-桥梁-桥墩空间耦合动力学分析模型,探究桥墩纵横向线刚度、桥梁梁端转角及桥墩纵向刚度差等条件对车辆、轨道和桥梁结构动力响应影响。结果表明:通过静力计算得到的桥墩纵向刚度合理值下的桥上无砟轨道无缝线路,其车辆、轨道及下部基础的动力响应均可以满足规范要求。改变桥墩纵横向刚度、桥梁转角及相邻桥墩纵向刚度差等参数,结果表明几种工况对动力学响应指标影响均较小,行车的安全性及舒适性相关指标都处于安全限值范围,可满足安全行车的要求。图179幅,表55个,参考文献95篇。