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为进一步提高高速公路拼接路基设计的精度和效率，首先提出基于层状结构体系的非均匀温变温度应力计算模型，并引入等效温度梯度公式对其进行简化；然后采用非均匀温变温度应力计算模型分析连霍高速（G30）新疆境内小草湖至乌鲁木齐段改扩建工程标准断面5种工况的温度应力与拼接路基变形。结果表明：非均匀温变温度应力主要影响路基的侧向变形，所以在年温差较大地区的改扩建设计中，拼接路基承受的温度应力不可忽略。