在旧水泥路面上加铺沥青混凝土面层，不仅能大幅度地改善道路结构状况和道路使用性能，而且可以充分利用旧水泥路面的残余寿命、减少挖除旧水泥路面造成的建筑污染，缩短旧水泥路面的改造周期，体现出良好的经济及社会效益。但其主要问题是沥青加铺层中容易出现反射裂缝，这对修复后路面的使用寿命影响很大。反射裂缝作为沥青加铺层的主要病害，目前还没有理想的解决方法，针对于此，提出设置级配碎石裂缝缓解层的方案。分析级配碎石缓解层的防裂机理，其多空隙结构可有效地阻断裂缝尖端的扩展路径，削弱拉应力、拉应变的传递能力，并且能消散、吸收由交通荷载及环境温度变化所产生的荷载应力和温度应力。在介绍现有级配碎石回弹模量测定方法的基础上，提出了级配碎石板式试件回弹模量测定方法，推导了新方法的计算公式，并运用有限元方法对其进行了验证，为级配碎石层回弹模量测定提供了一种新的方法。采用有限元方法，建立了设置级配碎石缓解层的加铺层结构力学分析模型，对荷载与温度作用下接缝区域附近沥青加铺层的应力状态进行分析，研究加铺层荷载应力和温度应力随沥青加铺层厚度和模量、级配碎石缓解层厚度和模量、轴载、基础模量等因素的变化规律以及影响程度，以揭示级配碎石缓解层材料防治反射裂缝的力学机理，确定加铺层设计时需要重点考虑的因素。总结国内外现有旧水泥混凝土路面沥青加铺设计方法，结合级配碎石缓解层抗裂措施，提出适用于设置级配碎石缓解层的加铺层结构设计指标与方法。