目前,高速铁路无砟轨道在我国铁路建设中得到了广泛的应用,然而随之引发的环境振动与噪声污染问题日益突出。为给高速铁路无砟轨道的减振降噪工作提供理论指导,有必要对其振动和噪声的产生机理、分布及传播规律等特性展开研究。本文针对高速铁路无砟轨道振动噪声特性既有的研究不足,建立了可进行时频域分析的高速铁路无砟轨道振动与噪声分析模型,深入研究了轨道结构振动、噪声的时域和频域特性,并进一步探讨了其振动与噪声之间的相干性。本文的研究可为高速铁路无砟轨道系统的结构优化和减振降噪措施的制定提供一定的理论参考。主要的研究内容及成果如下:(1)建立了高速铁路无砟轨道振动、噪声分析模型。首先基于车辆-轨道耦合动力学理论建立高速车辆-无砟轨道耦合动力学模型,仿真得到轮轨作用力的时域谱,为轨道振动与噪声的数值分析提供了合理可靠的激励。在此基础上联合有限元-边界元法建立无砟轨道振动与噪声的分析模型,通过与国内外高速铁路振动、噪声实测以及仿真结果进行对比,验证了所采用建模方法和建立模型的合理性。(2)对高速铁路无砟轨道结构振动的时域、频域特性进行分析。基于高速铁路无砟轨道振动有限元模型,采用谐响应分析法对轨道振动的传递特性进行分析,采用瞬态分析法进行高速列车荷载作用下轨道振动的时域特性仿真分析,通过对时域结果进行傅里叶变换和三分之一倍频变换,进一步对高速列车荷载作用下轨道振动的频域特性进行分析。研究表明,钢轨、轨道板振动沿纵向随传播距离的增加而衰减,且低频段的衰减比高频段快。钢轨的振动能量主要分布在600-3000Hz频段,在1010Hz频率处达到峰值。轨道板的振动能量主要分布在3000Hz频率左右。(3)对高速铁路无砟轨道结构噪声的时域、频域特性进行分析。基于高速铁路无砟轨道噪声分析模型和轨道结构振动响应,采用瞬态边界元法对高速列车荷载作用下轨道结构声辐射的时域特性进行仿真计算,并通过傅里叶变换和三分之一倍频变换,进一步对高速列车荷载作用下轨道结构声辐射的频域特性进行分析。研究表明,轨道结构声辐射随着传播距离的增加而不断衰减,且在轨道结构近场衰减较快。轨道结构辐射噪声主要分布在600-3000Hz频段,在钢轨pinned-pinned共振频率处达到最大。轨道结构声辐射在观测区域内随高度的增加而增大、随距离的增加而衰减的特性在低频段(100-400Hz)和高频段(1600Hz以上)较为明显。(4)基于相干函数分析方法,对高速列车荷载作用下轨道结构的振动与噪声之间的相干性进行分析。研究表明,钢轨振动与无砟轨道辐射噪声在800-3000Hz频段的相干性明显,轨道板振动与无砟轨道辐射噪声在650Hz频率左右以及2000-3300Hz频段的相干性明显。无砟轨道结构振动与噪声的相干函数随距离的增加而减小,当距离达到15m后,测点振动和声场噪声的相干性较小。(5)对轨道结构的振动与噪声特性的参数影响规律进行分析。基于高速铁路无砟轨道振动、噪声分析模型,分析扣件刚度、扣件阻尼以及扣件失效等关键参数变化对轨道结构振动与噪声特性的影响规律。研究表明,在800Hz以下,钢轨、轨道板的振动以及无砟轨道结构辐射噪声随扣件刚度的增加而增大。钢轨振动基本上随扣件阻尼的增大而减小,轨道板振动随扣件阻尼的增大而增大,无砟轨道辐射噪声随扣件阻尼的增大而减小。钢轨振动随扣件失效数目的增加而增大,轨道板振动随扣件失效数目的增加而减小,无砟轨道辐射噪声基本上随扣件失效数目的增加而增大。图103幅,表8个,参考文献97篇。