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近年来,随着公路水泥混凝土路面交通量、建设里程和使用年限的增长,水泥混凝土路面出现结构性破坏的现象越来越严重。水泥混凝土路面板角基层在浸水冲刷等因素的影响下,板角基层会由完全接触状态逐渐软化出现“弱接触”状态直至脱空,引起了断板、错台等病害。其中弱接触状态是指板角基层在浸水冲刷湿软后,基层表面泥化,强度降低,对面板的支撑能力降低,但尚未出现脱空的一种状态。造成这种现象的主要原因是基层材料的抗冲刷能力不足,水泥混凝土路面结构设计没有考虑基层软化脱空对路面结构的影响,面层厚度设计过薄。本文利用ANSYS有限元软件研究车辆荷载作用于水泥混凝土路面板角时路面所产生的受力特性和变形性能,建立了板角基层与面层完全接触、基层软化和基层脱空的三种模型,选取板角表面平分线上的荷载应力和板角顶点挠度,分析面板所产生的荷载应力和挠度变化规律。提出了弱接触状态下同时控制板角荷载应力和挠度的方法来完善现有的水泥混凝土路面厚度设计理论。主要结论如下:(1)完全接触状态下,分析了不同面层厚度、不同基层厚度和不同荷载大小对水泥混凝土路面荷载应力和挠度的影响,计算结果表明从板角顶点沿着板角表面平分线板角先受压再受拉,增加板厚对控制路面板荷载应力和变形比增加基层厚度有效得多。(2)基层软化状态下,分析了不同面层厚度、不同软化尺寸和不同软化弹性模量对水泥混凝土路面荷载应力和挠度的影响,计算结果表明基层软化使板角开始出现明显的应力集中现象,面板荷载应力和挠度也比完全接触状态大。(3)板角基层脱空状态下,分析了不同面层厚度、不同脱空尺寸和不同荷载大小对水泥混凝土路面荷载应力和挠度的影响,表明脱空板角的应力集中现象比基层软化状态更明显,面板荷载应力和挠度也达到三种状态的最大值。(4)完全接触、板角基层软化和板角基层脱空三种状态下,增加板厚都可以减小路面板的最大拉应力和挠度,改善路面板的受力状态。(5)考虑弱接触状态的板角荷载应力和挠度进行水泥混凝土路面厚度设计,表明增加设计板厚可以增大面板刚度,减小板角挠度,避免板角冲刷断裂破坏,延长水泥混凝土路面使用寿命。