近十多年来，我国高速公路事业发展迅速，截至2005年底全国高速公路通车里程已达4.1万公里，居世界第二位，其中90％以上采用半刚性基层沥青路面。由于半刚性基层在温度梯度和湿度变化下容易产生收缩开裂，车辆荷载和温湿条件反复循环的作用使得裂缝向上反射到沥青面层，产生严重的反射裂缝问题，从而导致路面损坏，工程实践表明反射裂缝已成为该路面结构的主要缺陷，所以有必要对反射裂缝进行深入研究，掌握其形成和扩展机理，并在此基础上提出有针对性的路面结构控制指标。 本文在查阅大量国内外相关文献及研究成果的基础上，利用有限元方法和相应的数学理论，对半刚性基层沥青路面反射裂缝的形成和扩展过程进行了系统分析。 首先，分析评价了我国现行沥青路面设计指标的不足之处，以半刚性基层沥青路面力学特性和产生的主要病害为分析依据，建立了基于实际使用性能的半刚性基层沥青路面多指标设计体系框架。 然后，根据半刚性基层收缩机理，建立有限元计算模型，对基层内收缩应力和开裂间距进行了分析，得到了失水率、温差、路面长度、基层模量、是否加铺面层等主要因素对其的影响规律，并回归得到半刚性基层收缩开裂间距的预估模型；采用基于断裂力学的有限元方法，分别分析了在行车荷载以及温度荷载作用下基层收缩裂缝和面层反射裂缝的扩展规律，研究了不同结构参数对其的影响，对由层间滑动引起的不对应反射裂缝的形成和扩展进行了分析；根据改进的Paris模型计算裂缝扩展寿命，并通过正交设计和多元线性回归得到不同基层开裂条件下半刚性基层沥青路面抗裂疲劳寿命的预估模型。 最后，提出了针对反射裂缝破坏模式的半刚性基层沥青路面结构抗裂设计方法，为我国进一步完善半刚性基层沥青路面结构设计提供了依据。