随着经济的迅速发展，早期修建的大量水泥路面发生不同程度的破坏，公路建设发展重心逐渐由新建公路转向修复改造原有公路。旧水泥混凝土路面加铺沥青面层是国内外改造旧水泥路面采用的主要技术措施之一，但极易出现反射裂缝导致加铺层路面在短期内破坏。现目前国内外并没有公认的旧水泥混凝土加铺沥青层设计体系，我国现行路面设计规范仅对加铺沥青层防治反射裂缝措施作了经验性的指导，并定义沥青层底部疲劳开裂作为沥青路面产生破坏的标准，未给出布设相关防反措施的详细建议，且未考虑裂缝在沥青层中的扩展过程。鉴于此，本文结合线弹性断裂力学理论及有限元法，建立不同结构参数的旧水泥混凝土沥青加铺层三维模型，分别分析计算加铺层结构在单独车辆荷载作用及温度-荷载耦合作用下的力学响应、起裂寿命、裂缝扩展寿命及总寿命，给出不同工况下加铺层结构防治反射裂缝的结构参数建议，并分别建立基于反射裂缝的相关寿命预估模型。主要的研究成果如下：
　　（1）单独车辆荷载作用下，设传力杆对直接加铺结构形式的加铺层底部力学响应改善效果最佳，约为14.06%；对于不设传力杆的各种加铺层结构，增加直接加铺沥青层厚度及应力吸收层厚度可以减小荷载应力；轴载增加导致加铺层底力学响应几乎呈线性增长；传力杆的布设对不同加铺层结构的起裂寿命、裂缝扩展寿命及总寿命影响不同，其中对含级配碎石层的加铺结构影响最小；
　　（2）温度-荷载耦合作用下设置级配碎石层消散耦合应力中最大主应力的效果最好。增加直接加铺沥青层厚度及模量可以减小加铺层底最大拉应变，从而影响加铺层起裂寿命，而土工合成材料模量变化的影响最小；降温幅度增大导致加铺层底力学响应几乎呈线性增长。
　　（3）温度-荷载耦合作用下直接加铺层结构中起裂寿命占据总寿命更大比例，而另外三种形式的加铺层结构中裂缝扩展寿命更为显著；
　　（4）在荷载作用、耦合作用下具有最佳防反效果的参数取值建议：直接加铺沥青层厚度10~12.5cm，1000MPa；级配碎石层厚度10cm，模量400MPa；应力吸收层厚度2.5cm，动态模量≤4000MPa；土工合成材料拉伸模量≥1000MPa；小温差地区建议采用应力吸收层，其寿命比直接加铺沥青层提高1.5倍。较大温差地区可以采用应力吸收层或级配碎石层，其寿命比直接加铺沥青层分别提高3.4、3.1倍.
　　（5）分别建立了荷载作用下有、无传力杆的不同加铺层结构及耦合作用下无传力杆的不同加铺层结构寿命预估模型，根据代入相应参数数值可以快速预估沥青加铺层寿命，为加铺层设计及养护提供相应参考。最后基于实际工程对预估模型进行了验证。