水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性好、耐高温、耐磨耗以及养护费用低等优点,但水泥路面的早期破坏现象限制其更广泛应用。深入研究水泥混凝土路面的早期破坏机理及影响因素,从设计和施工角度提出改进措施对于水泥路面的进一步推广应用具有重要意义。本文以水泥混凝土路面结构为研究对象,利用FLAC3D建立车辆动载下非均质水泥路面的三维数值模型,分析车速、路面不平整度、层间接触、路面结构材料非均质等因素对水泥路面板荷载应力的影响；分析温度变化对水泥路面板应力的影响；进而提出改进水泥路面结构层设计和施工的技术措施。本文研究内容如下：1)将水泥混凝土路面视作应变软化材料,假设水泥混凝土的模量服从正态分布,在基层和面层之间设置接触面,利用Matlab和FLAC3D的Fish函数方法建立了考虑层间结合状态和非均质材料的力学特征的三维水泥路面数值模型。2)利用建立的数值模型分析层间结合程度、水泥路面结构层材料力学非均质特征对板底荷载应力的影响。3)建立考虑车辆动载的水泥路面模型,分析了行车速度、路面平整度对水泥路面荷载应力的影响。4)在FLAC3D下建立温度-应力耦合的水泥路面三维数值模型,分析最大正温度梯度作用下水泥路面的温度应力,分析板厚、板长、水泥路面板弯拉弹性模量、基层弹性模量对板中温度应力的影响。数值分析结果表明：1)水泥混凝土路面材料的力学非均质性会引起路面板应力集中,从而使水泥路面板荷载应力增大。路面材料非均质情况下,水泥路面板荷载应力及最大位移随车速、路面不平整度的增大而增大。2)层间粘结使得水泥混凝土板底荷载应力减小。而且随层间粘聚力的增大,路面荷载应力减小幅度增大,路面板最大位移减小。考虑层间粘结下,路面板荷载应力及最大位移随车速、不平整度的增大而增大。3)在温度梯度的作用下,水泥路面板内温度应力随板长、板弯拉弹性模量增大而大幅度增大；随基层弹性模量的增大略微增大；随板厚的增加而减小；层间粘结使得温度应力增大。