半刚性基层强度、刚度较大,是路面结构的主要承重层,广泛应用于高速公路路面结构中。然而,在行车荷载作用下,基层行车方向上受弯拉应力重复疲劳作用;在荷载反复作用以及自身性能衰变下,其内部产生微裂缝并不断扩展,当损伤累积超过抗拉疲劳极限时则会出现疲劳开裂,影响公路使用质量和寿命。因此,对半刚性基层当前性能进行评价,并研究其长期性能的发展规律,是提高路面结构耐久性的基础且重要的工作,也为提高半刚性基层的设计和施工水平提供一定的依据。首先,本文建立路面典型结构弯沉盆有限元模型,计算不同模量组合下弯沉盆参数D₂₀-D₆₀理论值,验证弯沉盆参数D₂₀-D₆₀与基层模量具有较强的相关性,并确定其作为半刚性基层承载力状况的宏观评价指标。选取江苏省典型高速历史弯沉盆数据,分析弯沉盆指标的变化情况,研究影响基层承载力发展的主要因素。其次,基于路龄、交通量、基层材料、路面结构、病害等因素,对江苏省高速公路典型路段基层现场取芯,进行无侧限抗压强度、抗压回弹模量、动态模量试验,对比分析试验结果,确定以抗压强度作为基层材料力学性能评价指标,分析强度水平随路龄、交通量、初始状态的发展规律,并提出以动态模量值作为基层结构模量;对取芯路段进行探地雷达检测,从板体性角度对半刚性基层性能进行分析。再次,对现有半刚性基层疲劳试验进行研究,分析其受力特点,并进行比较,进而提出参考沥青混合料疲劳试验的一整套半刚性基层材料半圆弯曲试验方法,对基层芯样进行劈裂强度及疲劳试验研究,得到不同保证率下基于半圆弯曲疲劳试验的半刚性基层材料疲劳方程。通过扫描电子显微镜技术,对强度及疲劳试件样品进行观测,从微观角度研究半刚性材料强度及疲劳性能机理。最后,建立路面结构有限元模型,改变结构层模量及厚度取值,研究模量、厚度参数对基层层底拉应力影响,并结合基于半圆弯曲试验的材料疲劳方程,通过模量与强度的试验结果,建立了以无侧限抗压强度、结构层厚度为指标的半刚性基层结构疲劳模型。