我国现有的高速铁路进入快速发展的新时代,我国主要地区的高速铁路桥梁上采用CRTSⅢ型板式无砟轨道结构。高速铁路迅速发展,同时也带来了一系列问题与挑战。目前高速铁路桥上轨道结构基本上采用无砟轨道,并且铁路桥梁在实际服役过程中,梁体与轨道结构是处于大气环境中,其各部位不仅会因自身材料特性发生改变,还会随着所处环境温度等外界条件的变化而改变。那么研究混凝土箱梁的温度效应以及在温度荷载作用、混凝土收缩徐变荷载作用、桥墩沉降作用下梁轨之间的相互作用和轨道几何形位的影响都是非常重要。因此,建立桥梁温度效应模型和轨-板-桥相互作用受力计算模型来对桥上CRTSⅢ板式无砟轨道的力学特性进行分析研究。工程界十分关注在服役期间复杂荷载作用下桥上无砟轨道受力变形的影响。本文主要研究内容如下:(1)桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道实时温度应力分析针对桥上无砟轨道结构日照温度分布的基本特点,基于气象参数和热力学参数建立简支箱梁三维实时温度场数值计算模型,得出轨道结构实时的温度分布情况。在太阳辐射作用下,箱梁中位线截面处竖向温差变化较大,顶板横向温差较小,竖向温度由底向上先逐渐减小后逐渐增大,顶板和底板温度分布较高,腹板温度最低。同时对全球通用的公路桥梁设计规范和在川藏地区独特气候条件下箱梁温度效应实时计算的分析结果进行曲线拟合,将结果对比分析,得出川藏线地区铁路桥梁温度荷载加载主要选取选英国BS5400设计规范和我国铁路规范设计规范进行参考。(2)复杂温度荷载作用下桥上无缝线路力学特性分析及轨道几何形位的影响结合实际温度场的计算结果,基于无砟轨道梁轨之间的相互作用机理,建立桥上CRTSⅢ型单元板式无砟轨道的精细化分析模型,开展复杂温度荷载作用下无缝线路的受力和变形特性分析,及轨道几何形位的研究分析。夏季在对无缝线路承载能力的设计时应考虑加载最为严重的加载模式:竖向温度梯度荷载加载模式。冬季对设计轨道线路进行检算是:横向加载方式更加适合。对于大跨度连续梁桥建议采用实时不均匀温度差的加载模式进行检验。在复杂温度荷载条件下温度对高低偏差的影响最为明显。故在进行无缝线路检算时几何形位的影响不可忽视,尤其是高低偏差。因此建议在对已经设计好的无缝线路中采用纵向力分析进行检算后,还要对轨道几何形位进行复核检算,以保证线路的安全品质。(3)桥梁收缩徐变作用下引起桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道力学性能分析建立桥上CRTSⅢ型单元板式无砟轨道的精细化分析模型,研究桥梁收缩徐变作用对轨道几何形位的影响以及进行桥梁收缩徐变对轨道结构力学特性分析。由于桥梁收缩也是一个长期积累的过程,随着时间的增长,桥梁收缩对轨道结构的受力变形的影响逐渐增大,并且对大跨度连续梁桥作用更加明显;混凝土徐变对轨道结构受力情况具有明显的影响,并且随着时间的增加,轨道结构受力情况越严重,但是在徐变发生5年后,受力情况明显向着平稳的趋势发展;同时在长期混凝土桥梁收缩徐变的过程中,对轨距偏差的影响最为明显。在混凝土刚刚进行收缩徐变时却是几何形位偏差最大的时候,这说明徐变对于工程来说的一项优势,徐变可以引起结构内力重分布,对于应力集中区域和由于基础不均匀沉降等产生的局部应力有削减作用,有效减少收缩裂缝的产生。(4)桥墩沉降作用下引起桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道受力变形分析建立空间的线-桥-墩一体化模型,在分析桥墩沉降引起的钢轨的变形规律时,设置多种计算工况来分析桥梁桥墩沉降对轨道几何形位的影响以及进行桥墩沉降对轨道结构力学特性分析。简支梁跨中沉降对轨道结构的影响略大于边跨沉降;相邻跨沉降对轨道结构的影响更为严重;桥墩沉降对于轨道纵向变化的趋势最为明显;在桥墩沉降处,桥上轨面变形在跨中位置幅值最大,沉降幅值越大,几何形位的偏差就越大。高低偏差在桥墩沉降5mm时已超过限值,桥墩沉降15mm、30mm对轨面轨距不平顺影响最为严重。在设计无缝线路时,应考虑桥墩沉降对轨道几何形位的影响,尤其要对高低、轨距不平顺进行评估。桥墩沉降对连续梁跨中梁段部分影响严重;对于轨道几何形位,在连续梁端桥墩出现沉降对轨面变形的影响大于连续梁中部桥墩沉降。桥墩组合不均匀沉降与单墩沉降影响差别不大,主要取决于桥墩沉降相对差值:沉降相对差值越大,对轨面不平顺影响越大。在对无缝线路设计和监察时,轨面几何不平顺主要考虑高低偏差,并对梁端沉降要格外注重。