路基是铁路线路的主要承载结构,服役期间其质量状况直接关系着铁路运营的安全性、舒适性。因暴露于严苛的自然环境当中,有砟轨道铁路路基包括弹性模量在内的土体工程性质深受降雨、浸泡等水分入渗影响而弱化,从而严重影响列车荷载作用下的动力学响应。本文综合利用室内单元模型试验和非线性动力有限元数值模拟分析两种手段,针对水分入渗对有砟轨道铁路路基列车荷载动力响应的影响开展研究。主要的研究工作有:(1)设计了可精确控制雨强的模拟降雨装置,开展了道床-路基结构室内单元模型试验,分析了设定雨强时降雨入渗、路基浸泡两种控制条件下有砟轨道铁路路基的水分入渗模式,研究了水分入渗过程中不同深度处路基土层含水率的时空演变规律,揭示了水分入渗后路基内部土体的含水率状态。(2)利用大型液压伺服加载系统,针对处于最优含水率和设定雨强降雨入渗后、路基浸泡10d后等水分入渗控制条件下的的道床-路基结构单元模型分别施加20万次循环荷载,比较了不同工况下常规环境、降雨环境和浸泡环境下有砟轨道铁路路基的动应力、超孔压、弹性变形及累积变形等动力响应发展历程,探讨了不同水分入渗状况对路基结构动力响应和服役性能的影响。(3)归纳总结了有限元数值模拟方法处理结构动力学问题的基础理论,论述了基本平衡方程、荷载处理、质量矩阵和阻尼矩阵的建立以及运动方程的求解方法。(4)采用FORTRAN语言,编写了基于Newmark隐式积分法的岩土工程非线性动态问题有限元电算程序,阐明了程序组成框架、各个分析模块的计算流程以及输入数据卡片说明。经与PLAXIS软件动力模块计算结果对比,分析了二者计算结果的误差,验证了所编写程序的准确性。(5)考虑由静荷载和三个正弦荷载叠加而成的激振函数模拟列车荷载,建立了双线铁路路基全断面有限元分析模型,通过减小土体弹性模量模拟路基土体受水分入渗的弱化现象,基于所编制的程序开展分析,探讨了路基土体弱化后垂向动应力、垂向位移及垂向加速度的分布规律。本文所获研究成果对丰富路基结构动力分析方法,指导优化有砟轨道铁路路基的设计施工和运营维护等具有积极的参考意义。