CRTSⅡ型板式无砟轨道是目前我国高速铁路铺设里程最多的无砟轨道结构之一，已应用超过10年，整体性能良好。然而在复杂外部环境因素影响下，CRTSⅡ型板式无砟轨道出现了以轨道板-砂浆层开裂为主的层间病害，降低了线路的平顺性，严重时直接影响运营安全。因此亟需对轨道层间开裂机理及病害整治措施进行研究。无砟轨道层间开裂是经历复杂加载-卸载-再加载过程的混合模式开裂，合理模拟无砟轨道层间相互作用关系是研究轨道结构层间病害的关键。但现有无砟轨道层间病害分析模型存在裂尖应力振荡和“自修复”等病态问题，无法准确模拟层间混合模式开裂;既有病害机理研究尚未综合考虑施工、运营条件对无砟轨道层间开裂的影响。目前层间病害整治方法还存在病害修复后仍反复出现、病害整治同时引发了其他次生伤损等问题。因此，须对层间病害分析方法进行改进，在此基础上深入研究无砟轨道层间开裂机理及病害整治措施。
　　本文针对高速铁路无砟轨道层间病害研究的需要，主要依托国家自然基金、中国铁路总公司等课题，基于构建的无砟轨道结构层间开裂分析模型和方法，分别针对施工和运营两个阶段对轨道板-砂浆层层间开裂机理、影响因素进行了分析，并针对典型的层间病害开展了整治研究。具体研究内容和成果如下:
　　(1)分析了CRTSⅡ型板式无砟轨道系统多层结构特征，开展了轨道结构及荷载参数选取与试验研究，获取了层间开裂分析所需参数。
　　从结构设计、材料差异、施工顺序等方面对CRTSⅡ型板式无砟轨道系统多层结构特征进行了分析，指出CRTSⅡ型板式无砟轨道系统是一个层间包含新老混凝土结合面的多层材料复合结构，层间为薄弱环节。通过资料调研和校内实尺轨道模型试验，获取了CRTSⅡ型板式无砟轨道结构参数以及温度、列车动荷载和基础变形等荷载参数。
　　(2)建立了可准确模拟层间混合模式开裂的CRTSⅡ型板式无砟轨道多层结构体系非线性有限元分析模型。
　　针对既有模型在层间混合模式开裂模拟方面存在的病态问题，提出了改进的内聚力模型，并开发了基于改进内聚力模型的层间混合模式开裂分析模块IMCAM。通过将分析模块IMCAM与基于有限元法建立的无砟轨道主体结构模型耦合，构建了可准确模拟层间混合模式开裂的CRTSⅡ型板式无砟轨道多层结构体系非线性有限元模型。通过与既有方法和试验测试结果的对比，验证了改进内聚力本构和有限元模型的正确性。
　　(3)研究了施工阶段日变化温度和张拉作业作用下轨道板-砂浆层层间开裂机理及参数影响规律，提出了砂浆层早期离缝控制建议。
　　基于CRTSⅡ型板式无砟轨道层间开裂非线性有限元分析模型，对日变化温度和张拉作业作用下轨道板-砂浆层层间界面应力和损伤发生发展规律进行了研究。研究表明，日变化温度对砂浆层界面应力和损伤影响明显，可能导致砂浆层早期离缝产生。层间损伤情况与整体温度和温度梯度的变化量以及界面粘结强度密切相关。建议在傍晚时候进行CA砂浆灌注施工，施工后及时对轨道结构温度进行控制。提高界面粘结强度可以有效增加层间开裂临界温度，建议尽量提高砂浆层早期粘结强度。另外，由于在春、夏、秋三个季节的日变化温度作用下砂浆层界面应力都比较大，因此建议对各个季节中的CA砂浆灌注施工温度进行控制。张拉作业增大了轨道板-砂浆层界面应力，建议张拉施工温度变化幅度控制在5℃以内。
　　(4)基于层间开裂非线性有限元分析模型，研究了运营阶段温度、列车动荷载以及桥墩差异沉降等作用下轨道板-砂浆层层间开裂和扩展机理。
　　充分考虑温度、列车动荷载以及桥墩差异沉降等荷载的影响，基于无砟轨道层间开裂非线性有限元分析模型，对运营条件下轨道板-砂浆层层间开裂机理进行研究。研究表明，温度作用下砂浆层层间脆性开裂，并在列车动荷载的耦合作用下，裂缝进一步扩展。桥墩差异沉降会导致较大范围的砂浆层离缝，需严格控制桥墩差异沉降量。宽窄接缝混凝土缺损对轨道板的不均匀约束导致轨道板偏心受压，引发轨道板板端上拱。增加砂浆层粘结强度提高了上拱临界温度，但提高幅度较小。窄接缝的缺损影响最为显著，当缺损高度达到40mm时，宜尽快安排维修计划。
　　(5)研究了运营阶段典型层间病害整治机理，提出了砂浆层离缝修复材料参数取值建议、上拱植筋防控措施以及轨道板解锁锚固方案。
　　基于无砟轨道层间开裂分析模型，对砂浆层离缝和轨道板上拱病害的修复和整治措施进行研究。研究表明，提高离缝修复材料粘结强度能够一定程度上增加砂浆层的开裂临界温度，同时提高断裂伸长率可明显改善了砂浆层离缝情况。建议离缝修复材料粘结强度不小于3MPa，断裂伸长率不小于30％。轨道板上拱防控方面，板端植筋可以有效的限制轨道板上拱，建议板端植2根筋。上拱病害整治中轨道板解锁锚固方面，通过对不同植筋锚固方案下层间抗剪性能的分析，提出了轨道板植筋锚固建议方案及其适用条件。