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预制水泥混凝土板(Precast Concrete Slab,简称PCS)快速修复水泥混凝土路面技术是采用预制板对原水泥混凝土路面破损部位进行替换的新型修复技术,板块的浇筑、养护等工序在后场完成,现场仅进行吊装及接缝处理,仅需4-6小时即可开放交通。该技术具有开放交通快、养护成本低、环境影响小、气候适应性强、交通安全性高等优点。但是,目前国内对该技术研究较少,尚未形成可以指导实践的路面结构设计方法。因此,需要研究出与实际应用相适应的结构设计方法,为工程应用提供一定的理论依据。论文采用有限元分析方法,分析了静载及动载作用下PCS路面结构力学响应及接缝传荷能力,研究了PCS荷载疲劳应力,分析了PCS施工吊装时的受力情况及吊装方法,提出了基于可靠度理论的PCS结构设计方法。首先,论文分析了静载作用下PCS结构力学响应及接缝传荷能力。论文运用有限元软件ABAQUS中的Standard模块建立了路面结构三维有限元模型,数值模拟了静载作用下PCS的应力及位移,确定了预制水泥混凝土板临界荷位,分析了静载作用下路面结构力学响应和接缝传荷能力的参数敏感性。其次,论文分析了动载作用下PCS结构力学响应及接缝传荷能力。论文运用有限元软件ABAQUS中的Explicit模块建立路面结构三维有限元模型,采用FORTRAN语言编写了用户子程序VDLOAD模拟移动恒载并在ABAQUS中调用分析,数值模拟了动载作用下PCS的应力及位移,确定了预制水泥混凝土路面最不利行车轨迹,分析了动载作用下路面结构力学响应和接缝传荷能力的参数敏感性,并对动、静力模型进行了对比分析。再次,论文研究了PCS荷载疲劳应力。论文运用正交设计方法及多元统计回归方法回归出PCS最大荷载应力公式;研究了考虑基层强度下降的荷载疲劳应力；同时回归出PCS最大竖向位移公式。然后,论文分析了PCS施工吊装时的受力情况及吊装方法。论文采用平面杆系分析方法对PCS吊装进行了强度分析,并运用ABAQUS建立三维吊装模型,数值模拟了吊装过程中PCS的应力,确定了合理的吊点个数及位置,建议了合理的吊装方法及施工流程。最后,论文提出了基于可靠度的PCS结构设计方法。论文在结合前面分析得到的荷载应力计算方法与现行规范中温度应力计算方法的基础上,提出了基于可靠度理论的考虑基层强度下降的PCS结构设计方法,并给出了PCS结构设计流程；通过实例,对比分析了规范方法与论文方法的计算结果及各自的适用范围。