基于结构层设计寿命从上自下逐层递增的耐久性沥青路面设计新思想,提出了在路基与半刚性基层之间设置具有一定厚度和刚度的级配碎石过渡层,可发挥级配碎石层对路基刚度的补偿作用与过渡作用,这对沥青路面结构受力与变形也具有协调作用。由于级配碎石材料力学性质的非线性特性,级配碎石的力学性能具有高度的应力依赖性,荷载级位与作用形式都将影响级配碎石结构层的应力状态,不同应力状态时级配碎石材料的力学性能参数不同,据此所计算的路面结构力学响应结果亦将不同,这将直接影响耐久性沥青路面结构设计的科学性与准确性。因此,本文借助动三轴试验等开展级配碎石材料力学性能研究,提出级配碎石刚度过渡层回弹模量的确定方法与取值范围。参照我国现行公路沥青路面设计规范中的级配碎石级配范围,结合实际工程中施工工艺等因素确定出骨架密实结构的设计级配,采用重型击实法确定了级配碎石材料的最佳含水率和最大干密度。为了模拟材料在使用过程中的最不利状态,开展了不同饱水时间下的CBR强度试验,揭示了饱水时间对CBR强度值的影响变化规律,结果表明其在饱水1天左右基本达到最不利稳定状态。通过动三轴试验设备开展了级配碎石动回弹模量试验,分析发现集料最大粒径、含水率、密实度、偏应力、围压、第一应力不变量对动回弹模量均有影响,结果表明回弹模量随偏应力的增大、围压的增大、第一应力不变量的增大、含水率的降低、密实度的增加、集料最大粒径的增大而逐渐增大,并分析了其主要原因,提出了技术性建议。对动静回弹模量进行了对比分析,结果表明室内确定静回弹模量时的固定应力状态与实际路面动应力状态不匹配。基于不同物性状态下的动回弹模量试验结果,采用常用的无结合料粒料材料回弹模量本构模型分别进行了回归拟合,并对其进行了对比分析,确定出骨架密实型级配碎石材料回弹模量的非线性模型,基于此模型提出了结构层寿命逐层递增的耐久性沥青路面级配碎石刚度过渡层的模量取值范围。研究成果可为结构层寿命逐层递增的耐久性沥青路面设计参数的合理取值提供一定的参考。