近年来我国高速铁路和城市轨道交通快速发展,轨道交通高架桥由于高平顺性、高稳定性、较少的沉降量和节约用地得到了广泛应用,其在促进地区政治经济发展和方便人民出行的同时,也不可避免地带来了振动和噪声问题。无砟轨道取消了弹性的道砟,轨道结构的弹性主要由扣件系统中的橡胶垫板提供,其在缓解列车冲击、减轻振动方面发挥重要作用。扣件胶垫属于黏弹性阻尼材料,具有明显的温频变特性,表现为其动态力学参数会随温度和荷载频率非线性变化。而在以往研究中,扣件系统常采用线性Kelvin-Voigt（KV）模型,不能反映扣件胶垫随温度和频率变化的黏弹动态特性,进而导致桥梁振动和结构噪声的预测结果不够准确。本文的研究目的就是揭示高速铁路扣件胶垫黏弹动态力学特性的变化规律,探明扣件胶垫黏弹性对车辆-轨道-桥梁耦合系统振动与桥梁结构噪声的影响规律,为桥梁振动与结构噪声控制研究提供理论支持与技术指导。本文首先采用动态热机械分析仪测试了中国高速铁路无砟轨道常用的WJ-7B型扣件胶垫在加载频率2 Hz、温度-60℃～40℃范围内其储能刚度、耗能刚度和损耗因子随温度的变化曲线。然后基于橡胶高分子材料的温频等效原理和Williams-Landel-Ferry（WLF）方程预测了不同温度下扣件胶垫的宽频（1～10000 Hz）动态力学性能。最后,采用高阶分数导数Fraction Voigt and Maxwell model in Parallel（FVMP）模型对扣件胶垫动态力学性能进行表征,得到高阶分数导数FVMP模型的具体参数。结果表明:扣件胶垫具有明显的低温敏感性和高温稳定性;扣件胶垫黏弹性表现为动参数的温频变特性,刚度与频率正相关,与温度负相关,阻尼与频率和温度均负相关,阻尼在1～100 Hz内变化明显,在100 Hz以上变化较小;扣件动参数测试值与高阶分数导数FVMP模型拟合值吻合良好,采用高阶分数导数FVMP模型可以准确描述扣件胶垫在宽温宽频下的动态黏弹性力学行为。之后,基于轮轨动力学理论,推导了高阶分数导数FVMP模型应用到车辆-轨道-桥梁垂向耦合动力学的计算公式,利用MATLAB编制了考虑扣件胶垫黏弹性的车辆-轨道-桥梁耦合系统振动分析模型,并采用新型显式积分法求解,进而分析扣件胶垫黏弹性对车辆、轨道和桥梁结构振动的影响。结果表明:（1）考虑扣件频变特性时,从时域响应来看,轮轨力、钢轨位移、钢轨加速度和桥梁加速度明显增大,轨道板加速度有所减小。从频域响应来看,轮轨力在低频基本无变化,在40～80 Hz明显增大,在80～250 Hz减小。其中轮轨力在63 Hz附近出现峰值,这是因为车轨耦合系统的固有频率处于该范围,说明扣件频变特性会更明显揭示中高频段轮轨耦合系统共振的事实。扣件胶垫的频变特性对桥梁结构振动响应的影响主要存在于中高频段内,钢轨在整个中高频振动明显加剧,轨道板和桥梁在车轨耦合系统的固有频率处振动明显增大。（2）在考虑扣件频变特性基础上同时考虑扣件胶垫的温变特性时,从时域响应来看,随着温度的降低,轮轨力、轨道板加速度和桥梁加速度有所增大,钢轨加速度、钢轨位移有所减小。从频域响应来看,轮轨力、轨道板和桥梁振动均在小于63 Hz时随温度降低而减小,在大于63Hz时随温度的降低而增大,这是因为在桥梁峰值频率63 Hz以下扣件阻尼随温度变化明显占主导地位,阻尼增大导致桥梁结构振动响应减弱,在桥梁峰值频率63 Hz以上扣件刚度随温度变化明显占主导地位,刚度增大导致桥梁结构振动加剧。最后,提取考虑了扣件胶垫黏弹性的扣件力,将其代入建立的箱型梁振动与结构噪声预测有限元-边界元模型,并与KV模型对比来分析扣件胶垫黏弹性对箱梁振动和结构噪声的影响。结果表明:仅考虑扣件胶垫频变特性时,桥梁在25～63 Hz振动加剧,在80～200 Hz振动减弱,在峰值频率63 Hz处顶板、腹板和底板的加速度振级分别增大5.62、0.91和2.94 d B,桥梁横桥向各板垂向近场点和梁底下方靠近地面处声辐射明显增大;同时考虑扣件胶垫温变与频变特性时,随着温度的降低,桥梁在31.5～50.0 Hz振动不断减小,在63～200 Hz振动不断增大,桥梁横桥向在顶板斜上方、腹板和底板垂向近场点和梁底下方靠近地面处声辐射减小,温度从20℃降到-20℃时,总体声压级最大降低了2d B左右。忽略扣件胶垫黏弹性会导致桥梁振动和结构噪声预测产生偏差,仿真分析时应考虑扣件胶垫的黏弹性,以提高预测的准确性。