沥青混凝土层在无砟轨道结构中的应用表现出了较好的抗裂性能和防水封闭效果，相关试验段工程经验也表明其对于缓解高铁路基冻胀等病害有着重要的意义。季冻区的公路沥青路面使用经验表明，层状沥青混凝土结构的温度效应是影响其长期服役性能的关键因素之一。与同地区的公路沥青路面相比，季冻区高速铁路沥青混凝土基床表层服役期间的环境及结构特点均有较大差异，为了明确这一新型结构的温度效应，有必要对季冻区复杂气候条件下的含沥青混凝土层无砟轨道结构的温度场及温度效应进行研究。
　　本文首先利用ANSYS有限元软件，基于传热学理论建立了含沥青混凝土层无砟轨道结构温度场模型，并基于郑徐高铁客运专线试验段的轨下沥青混凝土层的温度实测数据对模型进行了验证，并从热物理参数及气象因素等两个方面开展了参数研究。然后，基于验证的温度场模型，对季冻区含沥青混凝土层无砟轨道结构温度场的时变规律及空间分布规律展开了分析。接着，采用间接耦合的方法建立了季冻区含沥青混凝土层无砟轨道结构的热-结构耦合模型，并利用现场监测数据对模型进行了验证，分析了热-结构耦合作用下沥青混凝土层的受力特点。最后，基于验证的热-结构耦合模型，利用单因素分析和多因素分析相结合的方法，从极端低温条件、几何参数及材料参数等方面对结构缝处的最大温度应变的影响因素进行了探究。
　　研究结果表明，本文建立的温度场分析模型具有较好的适用性和准确性。气象参数的变化对轨下沥青混凝土层的温度影响较大，而热物理参数的影响较小。季冻区底座板正下方的沥青层的温度变化周期分别滞后于轨道板面、路肩约17.5h~22h和20h~25h。轨下沥青混凝土层的覆盖使得基床表面的日平均最低温度比无沥青层覆盖时提高了约5℃左右，日温差平均值也比无沥青层覆盖时小了4℃左右。轨下沥青混凝土层横向温度场分布存在较大差异，底座板下部的沥青层与路肩部分的沥青层的夏季温差约为16℃，冬季温差约为8℃。无砟轨道结构内部温度在沿着深度方向存在较为显著的非线性分布。
　　本文建立的热-结构耦合分析模型能够较好地模拟沥青混凝土层在无砟轨道结构中的受力状态。在季冻区低温条件下，沥青混凝土层在底座板结构缝处的温度应变出现集中效应。当初始温度一定时，降温幅度每增大5℃，结构缝处最大温度应变约增加370με；当降温幅度一定时，初始温度每降低5℃，结构缝处最大温度应变约增加520με。同一降温条件下，结构缝处最大温度应变的影响因素主次顺序为：底座板线收缩系数＞沥青层厚度＞沥青层模量＞沥青层线收缩系数＞底座板厚度＞结构缝宽度。多因素和单因素分析的结果表明，结构缝处的最大温度应变随着底座板线收缩系数、沥青层线收缩系数及底座板厚度的增加而增加，随着沥青层模量、沥青层厚度的增加而减小。而底座板结构缝宽度虽然对结构缝处的最大温度应变有影响，但是其变化引起的应变变化幅值很小。