有砟道床以其建设成本低、便于养护维修的优点广泛应用于客货共线铁路、重载铁路以及部分高速铁路特殊段。密集的铁路客运和货运都对有砟道床提出了更高的要求,列车荷载的往复作用对道床的累积变形和服役状态十分不利,也增加了铁路的日常养护维修的次数和费用。基于此铁路系统提出聚氨酯发泡道床这一新型道床结构,但这一道床结构在我国的应用尚处于早期探索阶段,理论研究尚未系统开展。基于此本文利用PFC离散元软件建立聚氨酯发泡道床离散元模型,实现了离散元模型中刚柔介质的耦合,并分析了聚氨酯发泡道床的力学特性。主要工作如下:(1)利用PFC自带程序和自编程序语言,提出了离散元中多元介质填充结构的建模方法。针对聚氨酯发泡结构的多介质并存、不连续的特点,用离散元模型中的颗粒簇单元模拟刚性道砟颗粒,用小球单元模拟柔性聚氨酯泡沫材料。这种方法可以将聚氨酯泡沫材料的体积考虑在内,首次实现了离散元中刚柔介质的耦合,并结合现场试验数据验证了模型的正确性。(2)计算分析了聚氨酯发泡道床的静、动力学特性,通过对比聚氨酯发泡道床与普通碎石道床的轨枕位移、道床刚度、道床累积变形、道床接触力等力学指标,分析聚氨酯发泡道床的优缺点,并选取最优的固化模式。(3)分析外界条件对聚氨酯发泡道床力学特性的影响,考虑到车辆轴重、行车速度、浇注断面形状及道砟脏污等外界条件,分析聚氨酯发泡道床的轨枕位移、道床累积变形、道床接触力等力学特性,给出科学合理的设计、施工和养护维修的建议。