我国目前运营或在建的高等级公路以及城市道路,绝大部分采用的是由高温沥青混合料铺筑碾压成的沥青路面。沥青路面暴露在外部环境下,路面温度受到气温、太阳辐射等环境因素影响而不断变化,而沥青路面的使用性能极易因路面结构温度场变化而受到影响,研究沥青路面温度场的分布特性与变化规律意义重大,可以为沥青路面的结构设计以及路面养护提供理论依据。本文首先介绍了路面温度场的相关概念与数学理论模型,对各种求解方法进行分析。接下来基于试验监测数据对高温沥青路面温度场的日变化规律进行探究,确定影响沥青路面温度场的主要环境因素,并分别采用两种模型进行拟合;进行关于路表温度的相关性分析,建立日周期下的沥青路表温度经验预测模型。然后将路表温度模型作为路面温度场上边界条件,采用格林函数法与伽略金近似法推导路面非稳态温度场数学模型的精确解与近似解;用于实际沥青路面温度场预测,取得了较好的预测效果。本文采用二层隐式差分格式对非线性沥青路面温度场进行数值计算,并基于此分析材料热扩散系数对路面温度场的影响程度。提出了一种改进混合群智能优化算法,利用不同维度的单峰测试函数与多峰测试函数对改进算法进行了测试。最后确定实验路面材料热扩散系数的反演区间与路面温度最大变化范围,采用改进算法对两种沥青路面材料热扩散系数随温度变化的线性规律进行数值反演;将反演得到的结果应用于高温沥青路面温度场数值预测,结果表明预测精度相比精确解模型更高。