为了顺应我国铁路高速化发展的趋势,各种型式的无砟轨道开始大量地应用于我国铁路线路。无砟轨道固然存在诸多优点,但也存在很多问题。而道床板与底座板层间又是整个无砟轨道结构中相对比较薄弱的环节。故本文依托重载铁路隧道内无砟轨道结构型式及相关技术研究课题,从无砟轨道纵向约束引起的病害出发,针对如何避免或减小无砟轨道病害,从道床板纵向分块、道床板限位措施两方面,实现无砟轨道纵向结构型式的优化设计。具体研究内容总结如下:(1)道床板纵向受力分析总结已运营无砟轨道出现的病害,将纵向力引起的病害分为道床板裂缝、层间破坏、限位措施破坏三种类型,分析每一类病害产生的原因;对无砟轨道纵向结构受力进行理论分析,得出了在温度荷载作用下道床板内的轴力分布图和层间界面剪力分布图,以此作为单元式道床板纵向分块以及销钉限位优化设计的依据。(2)单元式道床板长度的优化设计基于无砟轨道纵向受力的分析成果,赋予其参数取值,理论分析了道床板在整体温度变化下的位移与力学响应,分析发现:当单元式道床板长度为77 m时,道床板板中的温度应力达到最大;利用有限元分析软件ANSYS建立有限元模型,计算分析不同长度的单元式道床板在整体温度变化、温度梯度荷载、列车横向荷载、列车纵向荷载下的位移与力学响应,从减少病害发生的角度出发,评价不同长度单元板的优劣性,确定较优的单元道床板长度。(3)单元式道床板限位措施优化设计研究根据对无砟轨道层间剪力的分析,确定单元式无砟轨道销钉布置方案的优化思路;根据销钉在道床板中作用原理以及销钉的破坏模式,确定了不同工况下销钉的有限元模拟方法及评价指标,利用有限元分析软件ANSYS建立有限元模型,按照确定的销钉布置方案优化思路,对比不同销钉方案的限位效果,以确定较优的销钉布置方案。