本文在前人研究工作的基础上，通过建立三维有限元接触模型模拟路面实际工作状态，分析了层间接触对水泥混凝土路面力学响应的影响，并在此基础上应用线弹性断裂力学分析了裂纹形成及扩展机理，为路面结构优化设计及使用性能预估提供数值依据。主要研究工作及结论如下： (1)通过对路面结构力学模型的比选，确定了能更好地反映目前路面实际工作状态的力学模型——弹性层状半空间地基层间接触模型，并对接触模型建立过程中的若干问题进行了论述。 (2)通过建立三维有限元接触模型，对层间接触、水平荷载影响和超载问题进行分析，计算结果表明：层间接触对荷载在面层和基层之间的传递有很大影响，随着层间粘结作用的加强，面层应力减小而基层应力增大，层间作用的加强有助于充分利用基层的材料性能，延长路面使用寿命；车辆在制动或起动过程中，轮胎会给路面一定的水平荷载，水平荷载对水泥混凝土路面力学响应影响不到2％；车辆超载时，水泥混凝土路面结构的力学响应值都有大幅度的增加，路面结构的使用寿命随超载率的增加而大幅度缩短。 (3)在上述研究结果的基础上，与线弹性断裂力学相结合，分析了裂纹产生及扩展机理：路面板在成型过程中其温度收缩由于受层间作用的约束将会在板底产生收缩拉应力，导致水泥混凝土路面面层和基层层间分离和面板底面的初始裂纹。开放交通后，初始裂纹在行车荷载反复作用下不断扩展并最终导致混凝土路面板断裂。混凝土路面板断裂是荷载增加、层间联结作用削弱导致的应力强度因子增大和荷载反复作用导致的断裂韧度下降综合作用的结果。