京津塘高速公路于80年代末建成通车。这条交通大动脉带动了北京、天津及塘沽等地的经济建设。投入运营十多年以来,交通量以年平均20%以上的速率增长,道路运载力日趋饱和,交通压力巨大,路面使用性能与服务水平严重下降,难以满足社会与经济发展的需要,对其进行改扩建刻不容缓。公路改扩建设计首先要对现有路面性能的衰减状况进行调查,以获取路面的基础设计参数。本研究在各路段承载能力检测、不同路段钻取芯样性能测试以及各路段路用性能科学评价的基础上,重点根据京津塘公路整体使用现状,结合不同段落的路面破损特征,有针对性地进行不同段落的加铺层设计,为该路的改扩建提供技术支持。本文以京津塘高速公路改扩建工程为依托,首先调查分析了沿线气候条件及旧路的破损状况,裂缝和车辙仍然是各段落主要病害。为了使得加铺设计更加适应现有旧路状况,利用大型有限元软件ANSYS10.0建立了基于旧路带有三维裂缝的加铺层计算力学模型,并模拟现有路面温度场环境,全面计算分析基于旧路带裂缝的加铺层路面结构在荷载、温度以及荷载与温度耦合作用下的力学响应规律。同时,分析了路面设计参数、环境条件及加载方式对加铺层力学响应的敏感性,并揭示了不同加载模式下旧路裂缝对于加铺层受力的影响规律,在一定程度上反映了加铺层中反射裂缝产生的原因。通过理论计算及综合分析,提出了基于旧路裂缝的京津塘高速公路加铺层设计方法,推荐了京津塘高速公路改扩建加铺层典型路面结构。