近年来,频发的城市内涝已经成为我国城市建设中亟待解决的重要问题。研究表明,采用透水基层材料以加强路面结构的雨水下渗能力是缓解城市内涝的有效途径。大粒径透水沥青混合料LSPM（Large Stone Pemeable Mixture）作为透水基层材料之一,不仅具有较高的强度,而且能够防治半刚性基层沥青路面反射裂缝等病害,因此其在未来的城市道路建设中具有广阔的应用前景。作为透水材料的关键设计参数,空隙率的改变将直接影响LSPM的各项性能,然而目前的配合比设计方法尚无法直接获得与目标空隙率对应的配合比;基于上述问题,本文在现有开级配沥青混合料配合比设计方法的基础上对LSPM的配合比进行了优化,并对优化后的大粒径透水沥青混合料OLSPM（Optimization Large Stone Pemeable Mixture）进行了性能研究。在此基础上结合具体工程情况对带有OLSPM的透水沥青路面结构进行设计,最终利用SWMM软件对该路面结构的应用效果作出了评价。首先,针对现有配合比设计方法不足,本文通过理论分析,采用贝雷法中对粗、细集料的划分标准,引入逐级填充试验、i法级配设计方法、有效沥青用量公式和吸收沥青用量公式、粉胶比等对CAVF法进行了补充优化,初步提出了基于目标空隙率的大粒径透水沥青混合料配合比优化设计方法。并在此基础上通过析漏实验对其沥青用量进行了验证、通过对比马歇尔击实试验和旋转压实试验在成型过程中的体积参数变化和试件外观情况对成型方式进行了确定、通过对比规范中相同空隙率下LSPM-25的中值级配和沥青用量对OLSPM-25的配合比特点进行了分析。最终实验和分析结果表明该方法计算出的沥青用量能够满足析漏损失的技术要求;旋转压实方法为OLSPM适宜的室内圆柱形试件成型方式,并且在此过程中应以空隙率作为控制OLSPM的压实次数指标;相同空隙率下,OLSPM-25具有更多较细的细集料并因此导致了相对较多的沥青用量,此外,其粗集料中4.75-19mm的粗集料含量也高于LSPM-25。其次,为进一步完善对上述配合比方法的验证工作,本文引入LSPM-25、30作为对照组,评价了OLSPM材料的路用性能、透水功能和力学指标等基本性能。结果表明:由于相对较高的沥青用量和良好的骨架结构,OLSPM-25、30的冻融劈裂强度比高于LSPM-25、30,OLSPM具有良好的水稳定性;OLSPM-25、30的疲劳寿命次数高于OLSPM-25、30,OLSPM具有良好的疲劳性能;虽然OLSPM-25、30的透水系数略低于LSPM-25、30,但二者均>0.2cm/s且数值上相差不大,OLSPM-25、30具有良好的透水功能;OLSPM-25、30的动态模量高于LSPM-25、30,OLSPM具有良好的力学性能。再次,本文依托郑州市郑登快速路大修工程中的交通量等实际情况,对带有大粒径透水沥青混合料基层的透水沥青路面结构形式进行了选取,并利用Abaqus对不同结构层厚度下该结构形式对应的设计指标进行了计算,利用正交分析对结果进行了优选。最终,确定了以排水沥青混合料PAC为面层、OLSPM为上基层、多孔水泥稳定碎石CTPB为下基层、防水抑裂卷材+砂垫层为垫层的半透型透水路面结构;计算结果表明,面层是影响沥青路面永久变形量和面层剪应力的主要因素,CTPB下基层是影响无机结合料层层底拉应力的主要因素,除垫层外,各结构层厚度的增加均会导致沥青路面永久变形量降低、无机结合料层底拉应力降低,面层剪应力增加;通过正交分析,最终确定了面层厚度为11cm、OLSPM层厚12cm、CTPB层厚36cm、垫层厚5cm的带有OLSPM基层的半透型透水路面结构。最后,在确定上述透水路面结构形式和厚度后,本文选取该工程中一定长度内的双向6车道为研究区域,以地表径流系数、峰值流量、峰值出现时间作为地表径流情况的表征指标,利用城市雨洪管理模型SWMM量化了应用该透水路面结构前后研究区域地表径流情况。结果表明,在10年、50年、100年的降雨重现期下,布设上述透水路面结构后,地表径流系数分别降低了71.28%、69.27%和68.67%;峰值流量分别降低了78.55%、75.66%和74.74%,上述指标的削减效果随重现期的增加而有所降低;峰值出现时间分别延后了5min、3min、3min,重现期的增加对延后效果的影响并不显著。OLSPM基层半透型透水路面对城市道路地表径流具有良好的控制效果。