随着工程建造材料的发展、桥梁设计水平的提高,大跨悬索桥已逐步应用于高速铁路基础建设。高速铁路全线铺设无缝线路,悬索桥上铺设的无缝线路面临着与气候环境的适应性、基础结构的协调性难题。既有桥上无缝线路研究中针对悬索桥上无缝线路力学特性分析、调节器动态响应分析及调节器优化设计等方面的研究相对匮乏。悬索桥上无缝线路作为高速行车的基础结构,其铺设方案的合理性直接影响行车的品质及线路的运维周期。开展悬索桥上无缝线路纵向力特性及调节器的动态响应研究、对悬索桥上无缝线路及调节器进行优化布置至关重要,本文研究成果可为高速铁路桥上无缝线路设计和运维提供理论参考。本文以悬索桥上有砟轨道无缝线路为研究对象、建立了可考虑应力刚化效应、大变形效应等几何非线性因素的悬索桥-无缝线路空间耦合静力学模型及车辆-轨道-桥梁空间耦合动力学模型,从悬索桥上无缝线路纵向力分析、地震、行车动荷载作用下的调节器动态响应、梁端伸缩抬枕装置与轨道结构的匹配设计等3个方面进行了研究,对调节器的铺设位置和梁端的伸缩抬枕装置进行了优化设计。主要研究成果及结论如下:(1)无缝线路伸缩力主要取决于主梁在温差作用下的伸缩变形及线路纵向阻力,悬索桥主塔、吊杆温差对无缝线路伸缩力的影响基本可以忽略不计;列车活载越靠近桥塔位置时,钢轨挠曲拉、压力幅值越大,列车活载越靠近跨中位置,吊杆与主缆轴力改变量越大;增加扣件阻力会增大钢轨制动力,减小梁轨相对位移,主缆及吊杆轴力有所减小但不明显;增加纵向阻尼器刚度可减小钢轨制动力、梁-轨相对位移及主缆轴力改变量,当纵向阻尼器刚度达到原来刚度的5倍后继续增加刚度,其降低钢轨纵向力的效果不明显;调节器可减小桥上无缝线路的纵向受力,协调钢轨和桥梁的变形,其布置方式较为灵活。(2)调节器的铺设可减小地震荷载作用下无缝线路的受力变形,释放地震荷载产生的钢轨纵向力;调节器距离梁端越远,地震荷载作用下调节器伸缩量及梁端的梁轨相对位移量越小,梁端的钢轨纵向力及边跨连续梁桥固定墩纵向力增大;地震加速度幅值增加,调节器伸缩量及桥墩纵向力逐渐增大;提高悬索桥主塔和主梁间的纵向阻尼器刚度有利于减小地震作用下的调节器伸缩量及梁轨相对位移,边跨连续梁固定墩纵向受力受阻尼器刚度影响很小。(3)桥上铺设调节器后,列车通过调节器时,调节器区域轨道和桥梁结构的振动均会有明显的增加,同时轮轨垂、横向力和轮重减载率也随之增大。考虑轨枕空吊和行车动荷载共同作用,调节器铺设位置离梁端较近时对减小结构垂向变形有利,但会极大的增加轨枕、道床、桥梁等结构的振动和车辆的轮重减载率等指标,影响行车的安全舒适性。(4)调节器离梁端较近时,地震、行车动荷载作用下调节器结构的动力响应越大,温度、制动等静荷载作用下梁轨相对位移也更大。上述结构的受力变形均不利于道床稳定性和轨道几何形位的保持,也不利于边跨连续梁固定墩的受力。因此建议调节器在离梁端30m的位置进行铺设以避开梁端,同时基本轨侧铺设一定长度的小阻力扣件以保证梁端道床的稳定性。(5)钢桁梁桥因主梁跨度较大,桥梁梁缝的预留量也较大,列车通过梁缝时轮轨力波动十分剧烈,出现了严重的减载现象,采用梁端伸缩抬枕装置可以有效地提高梁缝处的刚度均匀性,增加列车运行的平稳性。为保证活动钢枕在纵向上均匀活动,减小现场存在的活动钢枕变形较大、钢枕歪斜等病害,建议梁端伸缩抬枕装置中央增设一根钢纵梁,同时达到多点牵引和增加伸缩抬枕装置垂向刚度的目的。图143幅,表21个,参考文献108篇。