半刚性基层沥青路面是我国高速公路最主要的路面结构形式,本文的研究对象是半刚性基层沥青路面设计控制指标。在路面结构力学分析的基础上验证了半刚性基层的耐久性,因而该类型路面结构在设计中仅需控制面层性能的发展,也即可以使用性能指标作为该类型路面结构的设计控制指标。在沥青面层性能分析的基础上确定了半刚性基层沥青路面的典型破损类型,进而针对典型破损类型分别研究构建了性能预测模型,为修正和完善半刚性基层沥青路面力学经验设计法打下基础。首先,以江苏省高速公路为例,分析了半刚性基层沥青路面的性能和结构强度在交通荷载作用下的衰退规律,并采用单因素分析法分析各项性能指标与累计当量轴载作用次数之间的相关性,确定了占破损比例极高的横向裂缝和随路龄显著增长的车辙是半刚性基层沥青路面的典型破损类型,且二者与累计当量轴载作用次数相关性显著。其次,利用有限元分析了江苏省在不同季节下的路面温度场,根据温度场确定了3个特征气候(春秋、夏、冬)结合4种半刚性基层沥青路面典型结构组成12种工况,根据ABAQUS建立的温度场确定不同层位在不同特征气候下的实际温度,利用室内试验测得不同级配混合料的动态模量,根据动态模量主曲线计算得到各层实际温度下的动态模量,作为结构力学响应计算的输入参数。采用ABAQUS软件模拟计算了12种工况中的半刚性基层沥青路面在竖直移动荷载下的动力响应,分析了路面纵向水平弯拉应力,横向水平弯拉应力和剪应力在路面结构内的分布规律;对比研究了行车速度、温度、材料模量和路面结构等力学响应影响因素。根据分析得到的动载下的基层弯拉应力水平计算半刚性基层疲劳寿命,结果表明半刚性基层在使用期内不会发生因荷载引起的疲劳破坏,可认为是永久性结构层。然后,根据江苏省高速公路交通量、气候条件和材料性能,对MEPDG进行了车辙预测模型的本地化标定,获得了适用于江苏高速公路半刚性基层沥青路面结构的车辙预测模型标定系数。结果表明标定后的MEPDG车辙预估模型的预测相对误差为14.59%,优于我国新规范预测中车辙预测模型的预测相对误差42.3%和标定前MEPDG车辙预测模型的预测相对误差187.7%。接着,对半刚性基层沥青路面另一个典型破损的横缝进行深入研究,通过对未养护路段的横缝出现的路龄、每公里横缝数量发展速率及通车5、10、15年后的横缝间距等指标进行多元因素分析,确定了影响横向裂缝产生和发展的显著影响因素为交通量,路面各层位混合料类型,改性沥青层厚度,路面总厚度和基层类型。通过横缝间距与交通量的相关性研究中发现交通量显著影响基层收缩裂缝反射至路面形成横向裂缝的速度和进程,但影响程度随着基层开裂的能量逐步释放,裂缝逐渐反射至路表的过程的而逐渐减弱。采用与横缝间距相关性显著的复合断裂能作为评价路面材料抗裂能力的指标,最终综合累计当量轴载作用次数,路面厚度和复合断裂能建立了分阶段的横缝间距预测模型。