近年来,长大公路隧道建设需求与日俱增,而隧道复合式路面的设计方法研究领域仍有许多值得深入研究之处。隧道路面由于在公路建设中体量小,比重低,一直未有专门的规范出台。而隧道复合式路面与普通沥青路面和水泥混凝土路面在结构组合、荷载形式、路基模量、服役环境等方面都存在较大差异。故对隧道复合式路面结构设计方法中的部分内容进行深入研究是必要的。本文基于东天山隧道埋设温度传感器获取的监测数据,对隧道复合式路面温度场进行数值模拟,归纳总结隧道复合式路面温度场特征。利用PYTHON协助建模,通过数值模拟和回归分析得到了适用于隧道复合式路面结构的轴载响应公式,并进行轴载谱换算与典型结构疲劳轴次计算分析。基于基层减薄的典型隧道复合式路面结构进行考虑脱空和横向接缝传荷的数值模拟分析,探究其特殊情况下的结构耐久性。首先,在东天山隧道埋设温度传感器,监测并分析东天山隧道内气温变化。根据典型隧道路面结构组合确定有限元模型结构;分析隧道特殊环境,确定相关边界条件。基于ABAQUS平台进行数值模拟,根据模拟结果分析疲劳损伤分析中累积损伤法和水泥混凝土板温度应力计算在隧道复合式路面结构设计中的适用性。其次,编写PYTHON脚本,建立动力响应有限元模型。设计正交实验建立多工况模型,并进行数值模拟。利用SPSS分别对沥青层层底最大拉应变、沥青层最大剪应力、水泥混凝土板板底最大拉应力进行回归公式拟合。提出隧道复合式路面结构的轴载谱换算公式,并进行疲劳轴次分析计算。考虑经济性,在典型结构基础上探究各结构层厚度变化及不同模量沥青层选用对路面结构寿命的影响。最后,确定脱空、横向接缝的有限元模型及参数,针对典型结构分别考虑板角、板边脱空两种情况进行数值模拟分析。分别探究最不利荷位条件下结构响应随脱空尺寸、位置的变化规律,计算疲劳寿命。考虑横向接缝传荷的条件下,探究钢筋的直径、间距参数变化对两种脱空情况的影响。对典型结构在脱空条件下的疲劳寿命状况作出评价,并得出两种脱空工况下的横向接缝传力杆设置适用性。本文成果丰富了隧道复合式路面结构轴载谱换算、疲劳计算分析、脱空模拟等领域的研究,为隧道复合式路面结构设计方法研究提供借鉴。