近10年来,我国高速铁路事业迅猛发展,作为高速铁路主要结构物的无砟轨道得到了大面积应用。其中我国自主研制的CRTSⅢ型板式无砟轨道更是未来主要的无砟轨道形式。现场调研表明,CRTSⅢ型无砟轨道整体服役状态较好,随着时间的推移,无砟轨道发生损伤劣化的可能性增大,现阶段有必要提前开展关于CRTSⅢ型轨道损伤劣化的研究工作。现实中由于材料问题、运输问题、施工问题等因素导致无砟轨道在服役初期存在初始裂纹及初始损伤的可能。若初始损伤刚好处于无砟轨道应力水平较高的区域,并长期承受荷载的反复作用,在无砟轨道服役后期可能出现损伤累积达到一定程度后引起整个轨道结构的劣化,危及行车安全。既有研究大多采用损伤力学理论分析无砟轨道的损伤过程,而对于轨道板宏观裂纹的研究相对较少,针对CRTSⅢ型轨道板裂纹的研究则更少。因此有必要开展高速铁路CRTSⅢ型轨道板裂纹分析与预测方法研究,改善CRTSⅢ型板式无砟轨道的服役状态,提高轨道结构的养护维修水平。本文紧跟新时代交通强国战略,以Ⅲ型轨道板裂纹为研究对象,建立了基于断裂力学的CRTSⅢ型板式无砟轨道空间模型,提出了研究轨道板裂纹开裂-扩展过程的分析方法,分析了多种荷载形式下轨道板服役后期可能的裂纹的初始位移、扩展路径及扩展过程中裂纹尖端应力强度因子的变化情况。利用Paris公式计算了裂纹的疲劳扩展速率,提出相应的裂纹扩展速度公式,并对部分存在临界扩展长度的裂纹,计算其疲劳扩展寿命。主要研究成果及结论如下所示:（1）调查研究了CRTSⅢ型轨道板损伤劣化现状,从而确定了Ⅲ型轨道板裂纹作为研究对象。建立了基于断裂力学的CRTSⅢ型板式无砟轨道空间模型,基于扩展有限元在ABAQUS中的应用,提出结合扩展有限元两大功能模拟轨道板裂纹开裂-扩展过程的分析方法,揭示了轨道板后期可能的表面裂纹产生与发展规律。研究表明,轨道板服役后期,在部分轨道板可能存在抗拉强度大幅降低的条件下,负温度梯度荷载是后期表面宏观裂纹产生的主要原因;整体降温荷载与负温度梯度荷载作用下,表面裂纹尖端应力强度因子随裂纹长度的增加而单调增加;整体降温荷载很难导致轨道板表面裂纹的失稳扩展,一般不存在失稳扩展长度;负温度梯度荷载作用下表面裂纹的失稳扩展长度随裂纹深度的增加而快速减小,当裂纹深度从0.05m增加至0.1m时,相应失稳扩展长度从1.4m减小至0.16m。（2）针对部分轨道板存在侧面竖向裂纹的情况,结合扩展有限元的裂纹扩展功能与应力强度因子求解功能,实现了对轨道板侧面裂纹产生、发展过程的研究。揭示了Ⅲ型轨道板侧面竖向裂纹的产生与发展规律。轨道板服役后期,正温度梯度荷载是侧面裂纹产生的主要原因;正温度梯度荷载与列车荷载作用下,裂纹垂向尖端应力强度因子随垂向深度的增加而先增加后减小,最后趋于稳定。两种荷载下裂纹尖端应力强度因子均小于轨道板断裂韧度,裂纹无失稳扩展风险。（3）基于轨道板裂纹开裂-扩展过程的分析方法,对轨道板吊装孔周围裂纹进行了研究。揭示了Ⅲ型轨道板吊装孔周围竖向裂纹的产生与发展规律。吊装孔下部应力水平低于周围相同高度轨道的应力水平;吊装孔对周围竖向裂纹的扩展路径产生一定的偏转作用,使裂纹扩展方向趋向吊装孔底部,正温度梯度下裂纹的偏转尤为明显,但吊装孔对竖向裂纹的扩展起到一定抑制作用,减缓了轨道板吊装孔周围竖向裂纹的扩展趋势。（4）基于裂纹疲劳扩展理论,采用Paris公式分析了轨道板裂纹的疲劳扩展速率与疲劳扩展寿命,探究温度与列车荷载作用下多种裂纹的扩展规律。研究显示,负温度梯度是轨道板后期表面裂纹疲劳扩展的主要因素。裂纹深度对裂纹疲劳扩展速率有一定影响;正温度梯度荷载与列车荷载单独作用下轨道板侧面裂纹的疲劳扩展速率均随裂纹垂向深度的增加而先增加后减小,当裂纹垂向深度达到0.04m至0.05m时,裂纹疲劳扩展速率达到最大值;在负温度梯度45°C/m下,当裂纹初始长度为0.02m时,深度0.05m的表面裂纹,其疲劳扩展寿命大概为58万次左右,若按每天一次温度梯度循环,则需1589年,远超轨道板的使用寿命。当裂纹深度增加至0.1m时,相同初始长度裂纹的疲劳扩展寿命大概为9.6万次左右,若按每天一次温度梯度循环,则需263年,同样远超轨道板的使用寿命。但表明随深度增加,轨道板表面裂纹的疲劳扩展寿命大幅降低。图115幅,表39个,参考文献120篇。