十几年的建设及运营情况表明,高等级沥青混凝土路面仍然存在严重问题。超薄沥青混凝土(UTAC)是20世纪80年代起源于法国的一种新型路面材料,它凭借其在防水、抗滑、平整、减噪等使用功能上的良好表现,在国外已被广泛采用,并在我国进行了初步的应用。但因其厚度薄,粒径小,又要求有较好的抗滑性能和密实性能,似乎存在一些矛盾。因此,级配、集料、沥青、填料及它们之间的合理组合都需专门研究。超薄沥青路面结构是指在“强基薄面”理论指导下,采用较厚的、高强度的半刚性基层和超薄沥青混凝土面层组成的路面结构。由于在高等级公路中应用很少,其力学响应的研究尚属空白。本文根据近年来国内外的相关研究,围绕超薄沥青混凝土配合比设计和超薄沥青路面结构的力学响应及结构与材料取值优化展开研究。首先对UTAC混合料强度形成机理与级配展开研究,并采用混合正交试验设计手段,对UTAC混和料配合比进行试验研究,得出配合比设计的优化措施;接着利用有限元方法对沥青路面在非均布垂直与水平荷载作用下的超薄沥青路面结构的力学响应进行计算分析,考察不同荷载作用下各分析指标的影响程度,重点研究了超薄沥青路面结构厚度和模量等参数的不同组合下的影响,提出超薄沥青路面结构的合理化取值;最后探讨了基于使用性能的超薄沥青路面材料和结构统一设计理论。经研究发现,对于密实型的UTAC混合料,宜采用粗集料断级配。粉胶比对它有较大的影响,粗集料不是越多越好,粗细集料应有合理比例。参数的变化对面层最大剪应力的影响最为复杂。水平荷载和超载对表面弯沉、沥青面层底面和半刚性基层底面的最大主应力和沥青面层底面主要是各相近层总厚度及模量,其次是各相近层之间的模量及厚度的组合方式。由于4.75-9.5mm间无控制筛孔,导致大量的粗集料级配失控,混合料的空隙率相差很大。