半刚性基层沥青路面凭借较低的建造成本和良好的使用质量,在我国高等级公路和城市道路中占有很大比例。但由于半刚性基层结构接触条件差,易引起反射裂缝,在目前的交通条件下,该结构出现了许多路面病害,严重影响了其使用质量和寿命。本文在国内外柔性基层研究成果的基础上,提出设置沥青稳定碎石联结层的设计思路,重点分析了联结层结构的力学响应,研究了联结层结构的使用性质和抗裂性能,并基于抗裂性能,提出预测模型和混合料设计方法。采用ABAQUS有限元软件建立沥青路面典型结构模型,计算分析了路面结构各层的力学响应。分析表明,设置联结层结构能较好的降低沥青面层产生反射裂缝的可能性,同时不会引起较大的路面车辙病害的产生;总结半刚性基层结构反射裂缝和车辙形成机理,分析了设置联结层结构在改善路面性能方面的合理性。通过大量室内试验进行沥青稳定碎石联结层组成特性、成型方法和使用性能研究。基于骨架密实结构的组成特性,提出了采用贝雷法设计思路的级配选取方案;通过分析不同成型方法对联结层混合料体积指标和压实特性的影响,提出联结层混合料的合理成型方法。在此基础上,分析了级配组成和沥青用量因素对混合料性质的影响,提出级配组成设计和合理沥青用量确定的重要性。研究了级配组成、沥青用量、成型方法及混合料空隙率等因素对联结层混合料抗压回弹模量的影响。研究表明以上因素显著影响联结层混合料抗压回弹模量值。并由此建立20℃静态模量回归模型,可作为混合料优化设计的参考。在国内外研究成果基础上,提出简单的联结层混合料室内抗裂性能测试和评价方法。试验表明,沥青稳定碎石混合料具有较高的抗裂性能,且级配组成和沥青用量会显著影响其疲劳寿命。为便于沥青稳定碎石混合料的疲劳性能评价,提出了联结层混合料疲劳寿命预测模型,可以此评价其抗裂性能并进行混合料优化。