高速铁路给人们生活带来便利的同时,轨道结构的振动问题日益严重。车辆运行引起的轨道振动不仅会恶化轮轨关系、缩短轨道结构使用寿命,还为高速铁路的安全运行埋下隐患。现有轨道交通减振措施主要集中在改变轨道系统整体刚度、采用重型钢轨和设置减振扣件等方面。这些减振措施在降低轨道结构振动的同时也导致了钢轨异常磨损,轨道投资增加等不良结果。国内外相关学者在此基础上提出了将轨道结构减振部位下移、增大轨道系统参振质量和材料阻尼耗能等方式进行轨道减振。因此,本文从增强水泥基材料阻尼性能出发,主要研究了填料及聚氨酯对水泥砂浆材料阻尼性能的影响,并对其在轨道交通中的减振效果进行了数值建模分析。具体研究内容如下:聚氨酯水泥基材料基本力学性能和阻尼性能研究。以聚氨酯掺量(0～20%)为控制参数,初步进行了聚氨酯水泥砂浆的配合比设计,测量了聚氨酯砂浆的稠度和抗折、抗压强度;筛选出满足工程性能要求的5种配合比,进行了弹性模量测量和DMA动态热机械分析。研究结果表明:掺入聚氨酯的水泥砂浆稠度减小,抗折、抗压强度降低,但水泥砂浆损耗因子和损耗模量增大,阻尼性能提高。填料增强聚氨酯水泥基材料阻尼性能研究。选取聚氨酯掺量10%的配合比作为基准配合比,考虑填料种类和掺量设计了15种配合比,试验研究了云母粉、晶须以及云母晶须混合体系三种不同填料对聚氨酯水泥砂浆基本力学性能和阻尼性能的影响。研究结果表明:三种填料体系均会降低聚氨酯水泥砂浆的流动性,云母粉的掺入会降低砂浆强度而晶须具有一定的补强作用,三种填料体系均可不同程度的提高聚氨酯水泥砂浆的阻尼性能和减振能力。基于四层车辆-轨道-路基耦合模型的减振效果分析。根据试验所得结果,选取阻尼性能最优的聚氨酯水泥砂浆作为轨道结构减振层铺设于路基上,数值模拟分析了减振层厚度对轨道结构动力响应的影响,计算了聚氨酯水泥砂浆材料的单方成本,最后对板式轨道结构进行了选型分析;研究表明:铺设聚氨酯减振层具有良好的减振效果,建议板式轨道结构聚氨酯减振层最佳铺设厚度范围为50 mm～100 mm,并可配合其他减振措施延长轨道结构在列车高速运行状态下的服役寿命。