水泥混凝土路面是一种长寿命路面，一般设计基准期为20～30年。但实际使用过程中，许多水泥混凝土路面往往5、6年即出现大面积破坏。引起水泥混凝土路面早期破坏的原因很多，而脱空是造成水泥混凝土路面早期断裂的主要原因之一。理论分析表明，增加路面面板厚度是延长路面寿命的一项有效措施。本论文依托实体工程，从理论计算和试验两方面对贫混凝土基层超厚水泥混凝土路面进行研究。应用ANSYS分析了结构参数对超厚水泥混凝土路面荷载应力的影响。考虑层间作用，得出了贫混凝土基层超厚水泥混凝土路面更接近于分离式结构的结论。研究了板底脱空的形成机理和分布形态特征。应用ANSYS分析了脱空和结构各参数对板角应力的影响。通过面板脱空疲劳寿命的计算分析，得知按照《规范》无脱空临界荷位计算的常规厚度路面疲劳寿命与1／2×1.2×1.2m~2板角脱空下计算的超厚面板路面疲劳寿命基本相同。初步探讨了超厚水泥混凝土路面设计思路。应用ANSYS分析了结构各参数对水泥混凝土路面温度应力的影响。计算了超厚水泥混凝土路面的疲劳寿命和耦合应力，表明路面面板厚度的增加对于延长路面疲劳寿命的效果相当显著。提出了适应于E地基模型的接缝传荷能力评定方法。采用ANSYS的梁单元分析了传力杆的布置状况，采用ANSYS的实体单元分析了传力杆与面板混凝土的界面接触应力，结果表明传力杆周边界面混凝土存在应力集中现象，进而引起该部分混凝土的过早破坏。初步提出了使用聚合物混凝土改进传力杆应用性能的措施。进行了贫混凝土的抗压强度试验、弯拉强度试验、弯拉弹性模量试验以及渗透试验。试验表明，贫混凝土的各项力学性能具有良好的相关性，而渗透压力一般在0.6～0.9MPa之间。