广东地处我国南方丘陵地带,公路桥梁众多,随着高速公路的迅猛发展,中小跨径空心板桥应用广泛。复合桥面铺装由多种材料分层铺筑而成,由于结构刚度的非线性特点,造成复合桥面铺装结构受力复杂。由于缺乏相关的理论指导,导致复合桥面铺装目前的应用还停留于传统经验之上,出现大量病害。因此,开展复合桥面铺装结构力学理论研究对提高复合桥面铺装使用性能和寿命具有重要的理论及现实意义。本文以高速公路中小跨径空心板梁复合桥面铺装为研究对象,以弹性力学为理论基础,采用ANSYS有限元软件建立了复合桥面铺装整体结构模型,首次将实体子午线轮胎运用到桥面铺装结构分析中,同时考虑了轴重和胎压对结构受力的影响,研究了多因素条件下复合桥面铺装结构的应力敏感性,分析了不同层间接触条件下复合桥面铺装结构的受力特点。首次运用LS-DYNA显式动力学有限元软件进行了复合桥面铺装的结构动力学仿真研究,通过模拟车辆匀速过桥以及车辆桥上刹车,分析了车速和水平制动力对复合桥面铺装各结构层受力的影响。同时,对车辆通过带纵坡的复合桥面铺时车轮驱动力对结构受力的影响进行了分析。最后,应用有限元法研究了复合桥面铺装结构的热效应,揭示了铺装结构温度场的非线性特征,进而求解了结构的温度应力。通过组建ANSYS并行计算(ANSYS MPI)平台,进行了高度非线性条件下的复合桥面铺装结构温度一车辆荷载耦合计算,分析耦合作用下结构的受力特点。