随着我国高速铁路的快速发展,铁路路基冻胀已经成为季节性冻土区高速铁路建设和运营首要解决的工程问题。路基冻胀会使轨道结构产生上拱变形,将严重影响轨道平顺性,这对行车安全性和平稳性造成严重威胁,同时也会加大铁路工务人员的养护维修工作量,造成人力、物力和财力的浪费。兰新高速铁路同时穿越我国多个地质区,其中位于祁连山附近的线路易发生冻胀变形;轨道结构采用大单元双块式无砟轨道结构,对路基冻胀变形的影响更敏感。本文基于兰新高速铁路路基冻胀实测数据和相关文献,研究路基冻胀对高速铁路双块式无砟轨道结构及行车的动力性能影响,对路基冻胀变形管理限值做初步讨论。主要工作内容如下:首先,运用有限元方法和车辆-轨道耦合动力学理论,建立高速铁路双块式无砟轨道-路基冻胀变形传递模型,研究发现路基冻胀会引起轨道结构产生相似的变形,同时还会造成轨道结构各层之间产生离缝,路基冻胀幅值越大离缝现象越明显,路基冻胀波长越长离缝现象逐渐减弱,轨道结构会呈现出一定的跟随性。其次,研究路基冻胀对轨道结构变形和振动特性以及高速行车动力性能的影响。建立UM列车动力仿真模型,将路基冻胀引起的轨道变形作为不平顺激励输入,研究路基冻胀对行车动力特性的影响。建立钢轨-轨道-路基有限元分析模型,施加列车移动荷载,研究路基冻胀对轨道结构振动特性的影响。计算表明轨道结构各动力响应指标受轨道结构脱空影响较大,会随着路基冻胀波幅的增大而增大,路基冻胀波长的增大而减小。最后,通过不同冻胀波长、不同冻胀波幅以及不同行车速度定量分析路基冻胀对各响应指标的影响规律,从行车安全性、平稳性以及轨道结构振动特性出发,初步探讨路基冻胀变形管理限值建议值。研究表明路基冻胀会影响轨道结构振动特性,加剧轮轨动态相互作用,影响行车安全性和平稳性。较短的冻胀波长极易引起轨道结构脱空,造成轨道结构产生过大的动态位移,重点关注波长较短的路基冻胀变形。综合考虑行车安全性、平稳性和轨道结构动态位移,提出行车速度200km/h~300km/h的路基冻胀管理限值建议值。