世界各国为了适应重载列车轴重和运量增大的需求,都加强了重载有砟轨道结构强度,但有砟轨道自身固有缺陷却日趋显现。无砟轨道作为一种新型轨道结构形式,克服了有砟轨道的许多缺陷,在高速铁路工程中得到了广泛应用,是重载铁路轨道技术的一个重要发展方向,因此,发展重载铁路无砟轨道也被各国日益提上日程,我国拟在新建重载线路隧道内试铺设双块式无砟轨道和弹性支承块式无砟轨道。目前,我国已掌握高速铁路无砟轨道技术,正大力发展轴重25t以上的重载铁路,但国内外关于重载无砟轨道的研究工作还相对较少,开展重载铁路无砟轨道结构力学分析及其适用性研究,具有重要的理论意义和工程应用背景。在简要回顾重载铁路和无砟轨道技术研究现状的基础上,论文首先采用有限元法建立了多种无砟轨道的静力学分析有限元模型,确定了静力载荷类型及评价指标,对不同轴重载荷情况下各种无砟轨道结构的静力响应进行了分析计算,计算结果表明,现有的几种高速或重载无砟轨道结构均能基本满足开行重载列车的强度要求,有弹性支承的轨道结构性能能改善轨道结构的受力状态。其次,运用车辆-轨道耦合动力学理论与方法,建立了包含车辆、钢轨、板式无砟轨道的重载车辆-无砟轨道垂向耦合动力分析模型,编制相应的仿真计算程序,计算了不同工况下车辆和轨道结构的动力响应,并对轨道参数进行了敏感性分析,研究表明板式无砟轨道结构能够基本满足开行大轴重重载列车的要求。最后,建立了板式无砟轨道动力分析有限元模型,计算分析了不同工况条件下轨道结构的振动响应,计算结果表明,板式无砟轨道开行大轴重货车时轨道结构的振动响应未超过相关限值,对比高速铁路运行条件,轨道结构的受力加剧,尤其是砂浆层所受动载荷加剧,其为轨道结构的薄弱环节。本论文初步开展了无砟轨道应用于重载铁路运输的结构静、动力学适用性分析,相关研究结果可供重载铁路无砟轨道结构设计与研究参考。