依据高速公路排水性沥青路面病害调查结果，针对由于半刚性基层收缩开裂造成雨水下渗、使路基发生不均匀沉陷形成横向裂缝的病害类型，对排水层的最佳空隙率、防裂级配、层间防裂技术、排水性沥青路面沥青层的适宜厚度、结构组合优化及半刚性基层的防裂性能进行了研究。首先，根据排水性沥青混合料大空隙、整体上连续、石—石嵌挤且碎石之间有粘聚力的结构特点，提出了基于粘弹性粒状模型的正交试验配合比设计方法。建立了基于粘弹性粒状模型的路面荷载作用模型，根据粒状体剪切破坏机理，得出同一种石料的剪切模量计算公式，根据此计算公式易量化排水性沥青路面的抗剪性能；分析得出排水性沥青混合料最优化防裂级配范围，提出了排水性沥青混合料配合比设计中的关键控制环节——即控制2.36mm筛孔的通过率的前提下，重点控制9.5~16mm和4.75~9.5mm这两档料之间的配比，同时为提高其防裂性能，控制9.5mm筛孔的通过率为50%～70%。其次，综合行车荷载、交通量、温度应力、半刚性基层裂缝对沥青层防裂厚度的影响数值分析结果得出，除排水层外沥青层适宜的防裂厚度为18～22cm。最后，通过拟合paris公式中的材料常数C与n，推导出了沥青混合料中关于C与n的数值关系，通过将n的随机化，根据所推导的统计关系式，推算出C的概率分布形式，应用概率原理对沥青路面结构进行了裂缝疲劳寿命预测，分析其在指定可靠度的条件下的裂纹扩展疲劳可靠度。分析结果表明，不论n（n≠2）的取值如何，路面结构组合1(OGFC-13、AC-20、ATB-30、二灰碎石)的疲劳寿命均优于路面结构组合（3OGCF-13、AC-13、AC-25、二灰碎石），主要是由于路面结构组合1(OGFC-13、AC-20、ATB-30、二灰碎石)的沥青层较厚，且下面层采用的是沥青稳定碎石（ATB-30）柔性基层，其大粒径的碎石具有阻止和减缓半刚性基层反射裂缝的作用。