随着我国高速铁路的快速发展,CRTS Ⅱ型板式无砟轨道以其整体性好、施工精度高以及维修养护工作量小等优点逐渐成为铁路轨道的主要结构形式。然而我国幅员辽阔,铁路线路区间跨度大,轨道运营期间所处的气候等环境条件极其复杂,极端气候的常态化和周期性温度变化极易引发轨道结构的劣化,严重影响了列车运行的平顺性及安全性,降低了轨道的使用寿命。因此,本文以CRTS Ⅱ型板式无砟轨道为研究对象,在总结了国内外无砟轨道研究现状的基础上,从水泥乳化沥青砂浆(简称CA砂浆)材料性能及结构受力的角度对极端温度条件下无砟轨道的结构性能进行了分析,并基于层合板理论对板式无砟轨道设计方法进行了探究,研究结果表明:(1)在高温环境下,CA砂浆的抗折强度及抗弯疲劳寿命随温度升高而显著降低,容易产生拉裂纹;在低温环境下,CA砂浆的延性下降,疲劳荷载下易发生脆性破坏。(2)轨道结构在自然环境中的温度场在竖向呈非线性分布,且结构在底座板以下的温度基本保持不变;我国炎热地区夏季轨道板表面最高温度可以达到58.8℃,严寒地区冬季轨道板表面最低温度可以达到-27.2℃;轨道结构顶底面最大温差为31.0℃。(3)在正温度梯度和列车荷载的耦合作用下,底座板中最大主应力可以达到2.86 MPa,远超混凝土抗拉强度值,产生受拉裂缝;在负温度梯度下,CA砂浆垫层中最大主应力可以达到1.20 MPa,接近高温下的材料抗折强度试验值,易产生受拉损伤;在正温度作用下,轨道结构边缘的应力明显大于中间,在负温度作用下,轨道结构宽窄接缝的位置存在着显著的应力集中现象。(4)轨道结构面内相对变形最大为1.01 mm,由正温度梯度与列车荷载的耦合作用引起;在正温度梯度下轨道竖向变形表现为中间拱起,在负温度梯度下则产生角点的翘曲变形。(5)基于考虑双向层间滑移的层合板理论,将板式无砟轨道简化为弹性地基上的层合板,推导了其在温度梯度下的变形及内力解析公式,为板式无砟轨道的设计分析提供了新方法。