高速铁路具有高安全、高速度、高平顺的优点,近年来在我国飞速发展。路基作为轨道结构的基础,其强度、刚度与稳定性对列车的安全平稳运行意义重大。路基的工作状态与含水率密切相关,因此实际工程中需要采取多种防排水措施,做好路基防排水工作。由于沥青混凝土具有粘弹性特性,强度与柔性好的优势,目前在我国高速铁路路基防水层材料中逐渐代替水泥混凝土。但运营中也发现,高速铁路无砟轨道下沥青混凝土层出现了开裂病害,使防水功能下降,并引发翻浆冒泥等病害,给高速铁路的安全运营构成巨大威胁。因此,对于高速铁路无砟轨道下沥青混凝土层的开裂问题亟待解决。论文以无砟轨道下沥青混凝土层为研究对象,基于广义Maxwell粘弹性模型建立无砟轨道-沥青混凝土层-路基静动力有限元模型;研究沥青混凝土层在温度荷载及列车荷载作用下的力学性能及开裂机理,并通过扩展有限元模型分析底座板伸缩缝位置沥青混凝土层的开裂过程及裂纹扩展特性;在此基础上,提出相关工程措施以改善沥青混凝土层受力状态,为沥青混凝土层的工程应用提供理论支撑。研究表明:温度荷载下,沥青混凝土层在底座板伸缩缝位置处受力变形最大,经过长期的温度荷载作用会出现疲劳开裂,这也和实际工程中的开裂位置相一致;列车荷载下,底座板伸缩缝的存在改变了沥青混凝土层应力应变的分布,该位置沥青混凝土层也处于受力不利状态,但不存在一次性开裂的风险;沥青混凝土层低温条件下的开裂主要由温度荷载引起,列车荷载对其影响较小,但高温条件下列车荷载将引起底座板边缘对沥青混凝土层的侧向剪切;沥青混凝土层在底座板伸缩缝位置的开裂从中间开始,先竖向形成通缝然后向两侧横向扩展。工程措施方面,提出在底座板伸缩缝位置两侧1.0-1.5m铺设复合土工膜滑动层或者加强沥青混凝土层与基床表层的相互作用,延长沥青混凝土层的使用寿命;结合温度荷载及列车荷载下沥青混凝土层的受力变形规律及疲劳寿命,建议其厚度至少取为8.0cm,考虑基床表层的动变形,建议沥青混凝土层材料的模量至少达到7000 MPa。