高速铁路板式无砟轨道在列车重复荷载和环境荷载的耦合作用下,难免会产生多种形式的劣化、伤损以及病害,如轨道层间离缝、路基不均匀沉降等,往往会对轨道结构的安全性、稳定性、可靠性以及耐久性造成一定的影响,严重时甚至会危及行车安全。因此,有针对性地研究板式无砟轨道层间离缝对车辆-轨道系统动力特性的影响规律,确定离缝损伤的评价指标和安全尺寸建议限值,并提出离缝损伤等级的划分方法和控制策略,以期为不同速度等级的高速铁路基础结构的养护维修提供理论依据和技术支撑,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文采用有限元方法建立了车辆-轨道-路基系统耦合动力学模型,仿真分析了板端、板中单边离缝条件下系统的动力学响应,开展了轨道板疲劳寿命分析。结合《高速铁路工程动态验收技术规范》和《高速铁路设计规范》要求,以轨道板最大拉应力和垂向位移为评价指标,分析了离缝尺寸和车辆速度对最大拉应力和垂向位移的影响规律,给出了轨道板单边离缝损伤的安全尺寸建议限值,并提出了轨道板单边离缝损伤等级划分的依据和建议处理措施,建议将离缝损伤划分为较轻、严重、较严重和非常严重四个等级。研究结果表明,轨道板单边离缝对钢轨的动态响应影响较小,钢轨的垂向位移和加速度均没有太大变化。轨道板单边离缝对轨道板和自密实混凝土层的影响较大,轨道板和自密实混凝土层的垂向位移和加速度增幅明显,且轨道板的垂向位移存在超限的可能;轨道板的垂向加速度虽然受到较大的影响,但处于安全限值以内。离缝对轨道板拉应力的影响比较显著,存在超限的情况,并且可以通过最大拉应力来推算轨道板的疲劳寿命。轨道板单边离缝的位置以及尺寸对损伤评价指标的影响较大。当板端单边离缝长度小于1.225 m时,轨道板的最大拉应力和垂向位移两个指标不容易发生超限情况。当板端单边离缝大于3.115 m时,在离缝宽度大于830 mm后,轨道板的最大拉应力和垂向位移两个评价指开始出现超限情况。对于板中单边离缝而言,当板中单边离缝的长度小于1.89 m时,轨道板最大拉应力和垂向位移超限可能性较小。当离缝长度为大于3.15 m时,轨道板中部的垂向位移往往先于轨道板拉应力超限,且随着离缝长度的增加,离缝的宽度限值逐渐减小。车辆速度对离缝损伤评价指标的影响相对较小,当轨道板的拉应力超限幅度在0.2～0.3 MPa,且位移超限幅度在0.05 mm以下时,可以通过降低车辆速度的方式来避免评价指标超限。根据轨道板单边离缝损伤的安全尺寸建议限值,可以将离缝损伤可以划分为四个等级:Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级。损伤等级为Ⅰ级时,损伤较轻,评价指标的幅值相对较小,距离限值尚远,只需做好跟踪记录,避免进一步扩展;损伤等级为Ⅱ级时,损伤比较严重,评价指标接近限值,此时要严格控制离缝的劣化,根据实际情况安排维修;损伤等级为Ⅲ级时,损伤严重,一方面要通过降低列车速度的方式来延缓离缝的劣化发展,将评价指标降低到限值以下,另一方面要尽快安排维修;损伤等级为Ⅳ级时,离缝损伤已经十分严重,此时评价指标严重超限,要尽快进行维修。