从工程应用来看,无缝线路是高速铁路的主要形式,为使线路跨越大江大河、各级公路等需要建设大量长大桥梁,但高速铁路高速运营时梁体的变形与轨道高平顺性要求相矛盾,无缝线路面临与长大桥这一复杂结构的协调性难题。斜拉桥是目前铁路桥梁中跨度最大、结构也最为复杂的一种桥梁,近年来在我国高铁桥梁上逐步开始应用,因此斜拉桥与无缝线路的组合也逐步发展,明确斜拉桥上无缝线路受力变形特征与其结构优化成为亟待解决的问题。本文以安九铁路大跨斜拉桥无缝线路为研究背景,基于梁轨相互作用理论与有限元模型,对比了全桥铺设常阻力扣件、小阻力扣件与设置调节器三种方案下的无缝线路结构受力变形规律;对调节器结构及铺设方案进行设计优化;探究了无缝线路长期服役过程中,桥梁轨道参数变化对斜拉桥无缝线路的影响,主要研究工作及结论如下:(1)基于有限元理论,研究了大跨斜拉桥梁轨相互作用机理,建立了大跨斜拉桥无缝线路空间耦合有限元模型。利用钢轨-扣件-轨枕-有砟道床-梁体之间的双层非线性弹簧单元模型模拟梁轨相互作用,更接近于结构实际的传力、受力特性,模拟结果更具有可信性。(2)计算了全桥铺设常阻力扣件、小阻力扣件、设置调节器三种方案在温度、列车荷载、列车与温度耦合荷载以及偶然荷载作用下无缝线路结构受力变形特征。斜拉桥温度跨度较大,全桥铺设常阻力或小阻力扣件时,无缝线路结构因伸缩力较大而无法通过强度与稳定性检算,需在梁端设置钢轨伸缩调节器(以下简称“调节器”);调节器对梁端挠曲荷载下钢轨受力变形影响较小;扣件阻力的减小会增大制(启)动附加力;耦合荷载与偶然荷载对于钢轨受力变形有较大影响,应当予以关注。(3)大跨斜拉桥无缝线路主梁梁端设置调节器时可满足无缝线路设计规范的要求,本文对调节器结构与铺设方案进行了优化设计。调节器最佳铺设方案为连续主梁梁端分别设置一组单向调节器,尖轨与基本轨的接头位于距离梁缝4.00m的连续主梁,尖轨也位于主梁;基本轨位于边跨简支梁并跨越主梁端部梁缝,始端距离梁缝6.00m;调节器范围内接头位置向基本轨方向5.00m范围内设置零阻力扣件,其余桥上铺设常阻力扣件;尖轨固定不动,基本轨伸缩。基于此方案,计算了不同工况下调节器伸缩量,考虑叠加效应及伸缩富余量,建议量程选择±600mm;斜拉桥无缝线路设置调节器后,必要时可以设置抬枕装置。(4)受自然环境以及长期荷载作用的影响,斜拉桥及无缝线路的部分参数将产生较大变化,探究了无缝线路设置调节器后,斜拉索刚度衰减、锁定轨温衰减、扣件与道床纵向阻力衰减对结构受力变形的影响。斜拉索刚度衰减对伸缩、制(启)动荷载下结构受力变形影响较小,挠曲荷载作用下结构的受力变形对斜拉索刚度变化更敏感;当锁定轨温衰减8℃时,客货共线钢轨强度不能满足规范要求;扣件、道床纵向阻力衰减,制(启)动力逐渐增大,梁轨相对位移也增大;斜拉桥上有砟轨道结构结构设计方法较为成熟,目前已广泛应用于现场。图120幅,表37个,参考文献94篇。