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当前半刚性基层是我国沥青路面主要的基层形式,路面结构变形研究主要集中在沥青面层而对粒料层的变形特性研究较少。随着粒料材料具有良好的排水性能及消除反射裂缝的功能和优良的经济性被工程人员认识后,含粒料基层的柔性路面结构也必将成为我国未来高等级公路路面结构多样化形式发展的重要结构之一Shakedown理论(安定理论)是描述弹塑性结构在循环荷载作用下变形特性的一个基本理论,Shakedown理论可用来描述分析粒料材料的变形行为；安定分析是塑性力学的一个重要分支,是对结构在变化荷载作用下的塑性行为进行研究,基于安定理论分析下的安定荷载更能合理的反映路面结构的实际承载力。基于上述背景,本文通过试验和理论分析研究了粒料材料的安定行为,同时把安定理论嫁接到路面结构的安定分析中,基于Mealn静力安定理论对路面结构进行安定分析,并把粒料材料的A类安定应变尝试作为柔性粒料层变形控制指标,应用于设有柔性粒料基层的沥青路面设计。论文的主要工作和创新成果如下：1、选取松散粒料作为传统柔性路面基层、作为应力吸收层的倒装结构和作为半刚性基层底基层的半刚性复合基层路面结构的三种典型结构,基于弹性层状理论利用BISAR路面计算程序分析了粒料层的应力分布状况,并着重考虑粒料材料作为柔性沥青路面结构基层时的面层厚度及模量、粒料层厚度及模量、土基强度及超载等因素对竖向应力的影响,综合分析总结了粒料层的竖向应力范围,为粒料材料棘轮安定行为试验加载标准提供依据。2、在古典CBR试验法的基础上,基于MTS多功能材料试验系统,改进加载装置,对路用粒料材料(级配碎石)进行了考虑外部加载条件(加载波形、加载速率、应力比、平均应力、应力幅历史影响)和内部材料影响因素(三种不同级配)的棘轮安定试验,揭示了路用粒料材料在循环应力下的安定行为特性,为文中的安定性数值计算方法的具体实施提供可靠的试验依据3、对路用粒料类材料在15级不同应力水平下的长持加载的变形行为进行了研究,安定的三种类型RangeA(塑性安定)、Range B(塑性蠕变或称交变塑性破坏)和RangeC(增量塑性破坏)可对应描述在不同应力水平下的粒料类材料的变形行为；并分析确定了3类塑性变形下的两个临界加载应力塑性安定临界应力和塑性蠕变临界应力；同时确定了3类安定行为下的变形预测模型方程。4、简要叙述了安定理论的基本概念,基于Melan静力安定定理对单层状的路面结构进行安定分析,主要探讨了在两类荷载分布形式(Hertz接触分布,梯形当量分布)下安定荷载随结构层材料参数(内摩擦角、粘聚力及结构层厚度)变化的影响,并在不同的约束条件下对比分析了弹性极限、两类安定上限解及静力安定解析解。5、以ANSYS有限元分析工具和Matlba为平台,发展一种基于Melan静力安定定理的路面结构安定性数值计算方法-弹塑性有限元法。在Drucker-Prager屈服准则下,应用该方法对单层粒料路面结构和双层柔性沥青路面结构安定荷载进行求解分析。6、在柔性粒料层A类安定应变指标评述及允许方程分析的基础上,尝试把柔性粒料类基层的A类安定应变允许方程应用于柔性沥青路面结构设计,作为限制柔性粒料基层变形的指标,提出了设计流程图,并给出了设计算例。