桩网结构路基是一种比较高效并且在承载性能和减少差异沉降上较好的新型路基结构体系,在我国高速铁路的建设中应用广泛。而土拱效应与加筋垫层是影响桩网结构路基荷载传递的主要因素,目前桩网结构路基的设计方法主要基于静力学的研究成果。实际上,桩网结构路基不仅要承担上部结构的静荷载,同时还要受到列车长期动荷载的作用,从而引起土拱效应的失稳、退化以及垫层中加筋材料承载性能的改变,导致路基和轨道结构变形,影响行车安全和舒适性。针对上述问题,本文在现有静力学研究成果的基础上,通过数值分析与室内模型试验,研究了列车动荷载对桩网结构路基荷载传递和加筋垫层承载性能的影响,主要研究内容和结论如下:(1)通过二维有限元计算分析,考虑了路基高度、土工格栅刚度以及桩间土刚度等影响因素,研究了列车动荷载对桩网结构路基土拱效应的影响。得出:(1)当路基内形成完整土拱后,列车动荷载作用对土拱效应影响不大,但会引起低矮路基中的非完整土拱产生退化、失稳现象。(2)土工格栅的存在能显著减小列车动荷载对土拱效应的影响,但增大格栅刚度,效果并不明显;当桩间土刚度较小时,动荷载对土拱效应影响更为明显。(2)通过桩网结构路基的室内模型试验,考虑了有无土工格栅两种情况,进行了10万次动荷载作用,主要研究了桩顶与桩间土动静应力的变化与分布、土工格栅应变的发展以及桩顶荷载分担比的变化。得出:(1)在静载作用下,土拱效应明显,土拱高度约为1.38倍的桩净距,荷载传递主要受土拱效应影响。在动荷载作用下,路基内部荷载的传递主要受土工格栅与土拱效应的共同影响,此时有土工格栅的试验中桩土应力比为5.9,大于无土工格栅的3.5,土工格栅的存在明显提高了桩土应力比,增加了动荷载作用下土拱效应稳定性。(2)在动荷载作用下,荷载的传递主要发生在土拱效应影响(h/s<1.38)范围内,随着循环次数的增加,桩间土上方的动应力按σ_d=a*N~b的指数形式增长,无格栅的增量明显大于有格栅的增量。循环荷载结束后,两组试验的桩顶荷载分担比都有所下降,在有格栅的试验中下降了2%,而无格栅的试验下降了7%,土工格栅明显改变了荷载的传递方式,使桩顶上方承担了更多荷载。(3)在10万次动荷载作用后,土工格栅的承载性能发生了改变,表现在动应变的增量相比静载较大,以及土工格栅的拉力会产生退化和软化现象。(3)考虑了土工格栅的动力本构模型,通过数值分析,主要研究了循环荷载大小、预拉力及荷载频率对土工格栅承载性能的影响。结果表明:土工格栅在承受循环荷载前,如果受到一定的预拉力,会对其承载性能有较大影响;同时,加载频率也对土工格栅的承载性能有较大影响。