CA砂浆层作为高速铁路无碴轨道的弹性垫层,实际上在服役期间可能经受高频振动、载荷、高低温环境等耦合作用,并引起CA砂浆力学性能的改变。本文研究了在模拟服役环境中不同振动频率对CA砂浆抗疲劳力学性能的影响,并且寻找合适的等效单轴损伤本构模型来描述CA砂浆在不同振动频率下服役后的应力应变状态,同时分析服役期间CA砂浆层弹性模量变化对板式轨道结构竖向动力响应的影响。通过试验研究和理论分析,得出主要研究成果如下：1)在相同配合比、高低温度、振动应力和相同的疲劳时间下,服役后CA砂浆抗压强度和弹性模量的变化与振动频率的增加近似呈分段直线关系,其值随振动频率先增大后减小；服役后CA砂浆变形能力差,呈现典型的脆性材料特征,材料延性和韧性降低；掺聚合物乳液可明显提高CA砂浆的抗疲劳性能,防止其过早失去弹性调整作用。2)采用“南水”非线性模型能够较好地拟合同期标准养护下CA砂浆材料的单轴受压应力应变状态,在选用的模型中引入损伤变量,建立了CA砂浆的等效单轴疲劳损伤本构模型,其模型参数与振动频率(等效为疲劳加载次数)存在一定的变化规律,同时具有较强的物理意义。3)利用ABAQUS软件分析了CA砂浆弹性模量变化对轨道结构竖向动力响应的影响。结果表明,随CA砂浆弹性模量的增大,CA砂浆层中最不利应力逐渐增大,同时钢轨和轨道板最大竖向位移均呈减小趋势；然而,钢轨和轨道板最大竖向加速度值均呈先减小后增大的趋势,不利于轨道结构的安全性。随着CA砂浆弹性模量的增加,轨道结构在中阶和高阶区均存在自振频率增大的阶区,一旦结构频率增加太多时就增大了轨道结构与车体共振的可能性。