我国公路建设中广泛运用的半刚性基层沥青路面早期破坏严重，路面的实际使用寿命低于设计寿命。目前大量出现的损坏是现行理论和规范所无法解释的，路面实践中所暴露的大量问题促使应对路面设计理论及设计方法进行反思。本文运用有限元方法对沥青路面进行了疲劳断裂分析，研究了沥青路面裂缝的扩展规律。并提出了两阶段路面结构设计方法，旨在探索延长路面使用寿命的途径。 首先进行半刚性基层沥青路面结构特点分析，简化半刚性基层湿度及温度场，建立半刚性基层收缩模型，动态模拟半刚性基层的收缩开裂，揭示半刚性基层的工作状态，并对影响半刚性基层表面裂缝产生的各因素进行了力学分析，进而分析总结半刚性基层沥青路面裂缝的类型(疲劳反射裂缝和表面疲劳裂缝)及其成因。 接着建立三维有限元模型，引入奇异等参单元计算裂缝的应力强度因子，模拟路面结构裂缝的扩展行为，详细分析不同结构层组合等对各种裂缝应力强度因子及扩展规律的影响。并采用人工神经网络的方法，建立了沥青路面裂缝应力强度因子的预测模型。 然后建立半刚性基层沥青路面两阶段疲劳模型，对半刚性基层沥青路面疲劳开裂寿命及其影响因素进行了系统研究，预测其两阶段疲劳寿命。 采用道路结构温度场的指数模拟简化函数，并建立二维有限元模型，同时考虑了温度变化时沥青混凝土材料的弹性模量和温缩系数的差异性后，计算分析了半刚性基层沥青路面表面裂缝和面层反射裂缝在温降过程中的扩展规律，并分别对其温度疲劳断裂寿命进行了预估。 最后重新审视半刚性基层沥青路面的设计理念，在增加控制沥青路面表面疲劳裂缝及考虑半刚性基层已存在的收缩裂缝的基础上，对沥青面层和半刚性基层进行疲劳设计，并提出了半刚性基层沥青路面两阶段设计方法。