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随着城市轨道交通的快速发展，列车运行引起的振动与噪声愈发引起人们的重视。传统轨道交通减振降噪措施主要是围绕增大结构刚度，降低部件阻尼的方法进行减振，然而这类减振措施会加剧钢轨磨损，增加轨面垂向动位移，加剧轨面不平顺，从而影响列车运行的安全性和舒适性。鉴于现有轨道交通减振降噪措施存在的一些不足，基于声子晶体结构的带隙特性，本文提出了一种具有三维周期性特征的板式无砟轨道结构，研究这种周期性板式无砟轨道结构的动力特性，一方面可以明确周期性轨道板的带隙特性和列车荷载作用下的减振效果，另一方面也为周期性结构在轨道交通领域的应用拓宽思路，同时也为相关领域对周期性结构的研究提供参考。
本文主要从模态特性、带隙特性和列车荷载作用下的动力响应三个方面研究了周期性板式无砟轨道结构动力特性。论文探讨了周期性轨道板的敏感振动频率，分析了一维层状、二维和三维周期性轨道板的带隙特性及影响因素，建立了车辆-周期性板式轨道-隧道-土体耦合动力学模型，计算分析了车辆结构、轨道结构、隧道结构和土体结构的动力响应，主要研究内容如下
(1)利用所建立的周期性轨道板有限元模型分析了周期性轨道板的前十阶固有频率和振型，并讨论了周期性轨道板的层状周期数、子结构材料特性、轨道板厚度和散射体直径对模态固有频率的影响规律。
(2)解释了周期性结构的带隙产生机理，应用有限元法计算了一维层状周期性轨道板的带隙，分析了层状周期数和子结构材料特性对带隙特性的影响；计算了二维周期性轨道板的带隙，探讨了散射体的周期数、形状、填充率和材料特性对带隙特性的影响；计算了三维周期性轨道板的带隙，分析了层状周期数和散射体填充率对带隙特性的影响，并最终优选出一种带隙起始频率最低，带宽最大的周期性轨道板。
(3)利用ANSYS-UM联合仿真的方法建立了子模型一车辆-周期性板式轨道耦合动力学模型，应用有限元法，采用ANSYS有限元软件建立子模型二周期性板式轨道-隧道-土体耦合系统动力学模型，并将子模型一的垂向扣件力作为子模型二的外加激励，从而形成本文建立的车辆-周期性板式轨道-隧道-土体耦合系统动力学模型。
(4)利用所建立的子模型一车辆-周期性板式轨道耦合动力学模型，计算了地铁列车在周期性板式无砟轨道结构上运行时，车辆动力响应中脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、车体垂向加速度、车体横向加速度和Sperling指标。用子模型二周期性板式轨道-隧道-土体耦合系统动力学模型，计算了周期性轨道板、隧道壁和地面的振动响应。
(5)利用所建立的车辆-周期性板式轨道-隧道-土体耦合系统动力学模型分析了列车运行速度对车辆结构、轨道结构、隧道结构和土体结构动力响应的影响规律。最后将周期性板式无砟轨道结构与普通整体道床轨道结构进行对比，分析了周期性板式无砟轨道结构的减振效果。
本文主要从模态特性、带隙特性和列车荷载作用下的动力响应三个方面研究了周期性板式无砟轨道结构动力特性。论文探讨了周期性轨道板的敏感振动频率，分析了一维层状、二维和三维周期性轨道板的带隙特性及影响因素，建立了车辆-周期性板式轨道-隧道-土体耦合动力学模型，计算分析了车辆结构、轨道结构、隧道结构和土体结构的动力响应，主要研究内容如下
(1)利用所建立的周期性轨道板有限元模型分析了周期性轨道板的前十阶固有频率和振型，并讨论了周期性轨道板的层状周期数、子结构材料特性、轨道板厚度和散射体直径对模态固有频率的影响规律。
(2)解释了周期性结构的带隙产生机理，应用有限元法计算了一维层状周期性轨道板的带隙，分析了层状周期数和子结构材料特性对带隙特性的影响；计算了二维周期性轨道板的带隙，探讨了散射体的周期数、形状、填充率和材料特性对带隙特性的影响；计算了三维周期性轨道板的带隙，分析了层状周期数和散射体填充率对带隙特性的影响，并最终优选出一种带隙起始频率最低，带宽最大的周期性轨道板。
(3)利用ANSYS-UM联合仿真的方法建立了子模型一车辆-周期性板式轨道耦合动力学模型，应用有限元法，采用ANSYS有限元软件建立子模型二周期性板式轨道-隧道-土体耦合系统动力学模型，并将子模型一的垂向扣件力作为子模型二的外加激励，从而形成本文建立的车辆-周期性板式轨道-隧道-土体耦合系统动力学模型。
(4)利用所建立的子模型一车辆-周期性板式轨道耦合动力学模型，计算了地铁列车在周期性板式无砟轨道结构上运行时，车辆动力响应中脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、车体垂向加速度、车体横向加速度和Sperling指标。用子模型二周期性板式轨道-隧道-土体耦合系统动力学模型，计算了周期性轨道板、隧道壁和地面的振动响应。
(5)利用所建立的车辆-周期性板式轨道-隧道-土体耦合系统动力学模型分析了列车运行速度对车辆结构、轨道结构、隧道结构和土体结构动力响应的影响规律。最后将周期性板式无砟轨道结构与普通整体道床轨道结构进行对比，分析了周期性板式无砟轨道结构的减振效果。