随着高速公路的建设里程的增加，高速公路的建设不断向山区推进，山区高速公路不断增多，出现的问题也越来越多，路面出现了许多的早期病害，比如车辙、推移、开裂、拥包等。这些病害的出现不仅会缩短路面使用寿命，影响行驶舒适性，而且危及到行车的安全，从而给社会造成巨大的经济损失和不良社会影响。面对高速公路建设的普遍现象，以及路面病害的产生，对山区高速公路路面设计进行深入研究，防止病害的产生，为国家减少损失，对广东乃至全国高速公路建设都有现实意义。本论文以广乐高速公路项目为依托，通过实地调查、理论分析、数学分析和结构有限元分析从重载、陡坡路段、桥面铺装、隧道路面四个方面对山区高速公路路面设计关键技术进行研究。山区高速伴随着一些山区的特点，一般情况下，山区高速公路的陡坡路段比较多，桥梁和隧道的比例高，这些因素对路面设计都提出了新的要求，加上现在国内的超载重载情况比较严重，形成了山区高速公路的基本现状。文中通过对重载下轴载换算系数的研究以及对轴载谱进行分析，得到基于轴载谱的累计当量轴次的计算公式，使得到交通荷载参数更为精确。借助于ANSYS结构有限元建立重载条件下、陡坡路段、桥面铺装几种模型对沥青路面结构进行力学响应分析，为后续设计提供理论基础。结果表明：重载条件下，路面结构的弯沉、应力应变变化都很明显，需要采用合理化的路面结构来抵抗相应的变化；陡坡路段，随着坡度的增加，剪应力变化迅速，加上重载高温的影响，加速了面层的剪切破坏，使用高模量SBS改性沥青混凝土可以有效改善其影响；桥面铺装层除了一般重载沥青路面所面临的情况还对层间粘结层有高的要求，必须做好水泥混凝土桥面板和沥青铺装层的有效粘结；隧道复合式路面与桥面铺装、陡坡路段有相似之处，都对面层和层间粘结有很高要求，同时，隧道中水源丰富，是导致隧道路面破坏的主要原因之一，对路面的排水措施有严格要求。