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CRTS Ⅰ型板式无砟轨道作为我国高速铁路无砟轨道线路的主要轨道结构类型之一,在列车荷载和环境因素的作用下已出现了疲劳伤损和部件老化现象。其中扣件系统橡胶垫板由于其材料的特殊性表现的尤为明显,其刚度随着运营时间的延长而不断增加。这不仅会导致轮轨冲击作用的增大,还会加剧车轮经过时轨道结构的疲劳损伤。因此需对轨道结构的疲劳损伤机理进行理论研究,并评估橡胶垫板刚度对疲劳寿命的影响。本文以CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构为研究对象,对轨道系统存在随机长波不平顺和谐波型短波不平顺时的轮轨冲击作用进行研究,并分析轨道结构在冲击作用下的动态应力和疲劳特性,讨论轨下垫板刚度对轨道结构使用寿命的影响。首先建立了适用于CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构的车辆-轨道系统多体动力学模型,计算在轨道不平顺情况下的轮轨相互作用,并分析轨下橡胶垫板刚度变化对轨道动力作用的影响。结果表明,轨道系统存在随机长波不平顺或谐波型短波不平顺时,轮轨垂向力峰值均随着垫板刚度的增大而增大,但增速逐渐放缓;轮轨垂向力峰值随垫板刚度增大而增加的主要影响因素是轨道随机长波不平顺,而与谐波型短波不平顺的关系较小。接下来本研究建立了CRTS Ⅰ型板式无砟轨道的瞬态分析模型,该模型可求解轨道结构各组件在冲击荷载作用下的变形和受力情况。根据计算结果可知,轨道板最容易发生的破坏模式是承轨台处压溃,CA砂浆的破坏模式是板端位置的开裂和边角处的掉块;轨道仅存在随机长波不平顺时,轨下垫板刚度对轨道结构动态应力幅值的影响相对较小,而当轨道系统同时存在随机长波不平顺和谐波型短波不平顺时,轨下垫板刚度对轨道结构动态应力幅值的影响程度明显提高。最后将典型的混凝土和CA砂浆材料疲劳损伤模型应用于CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构中,对不同轨下垫板刚度时轨道结构的疲劳寿命进行预测。结果表明,在轨道不平顺状态恶化和橡胶垫板刚度增加综合作用下,轨道板的疲劳寿命仍可以充分满足疲劳性能需求;而对于CA砂浆层,当轨道系统同时存在随机长波不平顺和谐波型短波不平顺时,随着轨下垫板刚度的提高,其疲劳寿命呈指数型下降。在保证轨道结构安全的前提下,确定轨下垫板的最优更换周期为14年,此时轨下垫板静刚度为67.2kN/mm。