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随着高速铁路发展,对高速铁路桥上运输的安全性和耐久性提出了更高的要求,基于桥上无砟轨道,通过有限元建立车-轨-桥系统模型,分别进行静力学、动力学、疲劳计算,研究总结扣件刚度、支承层弹性刚度对轨道结构的影响特点,提出合理的无砟轨道结构参数。本文利用有限单元法,从单元出发,推导轨道-桥梁单元动力方程,基于轮轨接触,建立多刚体车辆轨道接触关系,通过Matlab软件实现车-轨-桥模型的建立,并通过ABAQUS建立车辆-轨道-桥梁空间耦合模型,与Matlab计算结果对比验证,确定模型的正确性。之后研究不同扣件刚度、支承层弹性刚度变化对车-轨-桥系统的静、动力学影响,分析各参数结构下,对系统响应绝对值最大值的变化规律,以及动力学响应下参数的敏感度,并基于该变化规律及参数的敏感度分析,建立单目标、多目标车-轨-桥系统优化模型,通过NSGA-Ⅱ优化算法对车-轨-桥耦合系统进行性能优化;最后由静力学、动力学研究结论,分别从扣件刚度、支承层弹性刚度参数变化的角度,分析得到车-轨-桥体系疲劳寿命的变化规律。主要研究结论如下:（1）在列车荷载作用下,各参数对轨道结构的影响不同:随着扣件刚度的增加,钢轨位移及动弯应力呈逐步下降趋势,对轨道板位移、横纵向应力影响较小。随着支承层弹性刚度的增加,钢轨、轨道板位移呈缓慢下降趋势,轨道板纵向应力逐渐下降。轨道板厚度的增加,对各结构位移影响较小,基本不变,轨道板的横、纵向应力逐步下降,支承层的纵向应力逐步降低。考虑钢轨位移限值,选取扣件刚度合理范围在50～80kN/mm,支承层弹性刚度范围在200～500kN/mm。（2）车桥耦合动力计算结果表明,随着列车运行速度的增大,车辆轨道桥梁系统的各项指标均呈上升趋势。随着支承层弹性刚度的增大,车辆轨道系统的各项指标均呈下降趋势。随着扣件刚度的增大,列车通过时钢轨的变形及加速度逐渐减小,但会增加列车行驶过程中的轮轨力。（3）基于NSGA-Ⅱ算法对动力响应峰值进行性能优化,对于单类目标动力响应结果表明,当扣件刚度kr为75 kN/mm,支承层弹性刚度kbs为500 kN/mm时,取得最小钢轨正向加速度;当扣件刚度kr为80 kN/mm,支承层弹性刚度kbs为420 kN/mm时,取得最小钢轨负向加速度;当扣件刚度kr为53kN/mm,支承层弹性刚度kbs为470kN/mm时,取得最小轨道板正向加速度;当扣件刚度kr为50kN/mm,支承层弹性刚度kbs为500kN/mm时,取得最小轨道板负向加速度;当扣件刚度kr为50kN/mm,支承层弹性刚度kbs为500kN/mm时,取得最小桥梁正向加速度;当扣件刚度kr为50kN/mm,支承层弹性刚度kbs为200kN/mm时,取得最小桥梁负向加速度。对于多类目标动力响应结果表明,当钢轨正向加速度与轨道正向加速度或桥梁加速度进行组合取最优时,其扣件刚度kr均为75kN/mm,支承层弹性刚度均为500kN/mm,两参数均大于优化范围内均值;当钢轨负向加速度与轨道正负向加速度或桥梁加速度进行组合取最优时,其扣件刚度kr为50kN/mm取得最小值,支承层弹性刚度均为500kN/mm,参数大于优化范围内均值350kN/mm。（4）扣件刚度的增大会降低轨道板的疲劳寿命,但其降低幅度越来越小。而支承层弹性刚度的增大对轨道板的疲劳寿命有着显著的提升。