近年来,我国高等级公路沥青路面早期破坏比较严重,半刚性基层沥青路面结构缺陷是其原因之一。柔性基层沥青路面由于其良好的使用性能在许多国家得到应用,而在我国应用甚少。疲劳失效问题是柔性基层沥青路面结构设计的核心问题。本文分析了柔性基层沥青路面的疲劳性能特点,并提出了基于疲劳的路面结构设计方法,旨在从结构上探索延长路面使用寿命的途径。首先,分析了沥青混合料疲劳试验过程中的损伤演化规律,提出了更科学的疲劳破坏标准,建立了与荷载作用模式无关的沥青混合料疲劳性能评价方法。其次,分析了沥青混合料不同结构组成对性能的影响,采用BP神经网络和遗传算法相结合的方法,分别以疲劳性能、高温稳定性以及综合性能为目标进行了沥青混合料性能优化设计。接着,采用沥青层层底拉应变作为控制沥青路面疲劳破坏的设计指标。分析了关键影响因素对沥青混合料疲劳性能的影响规律,建立了沥青混合料多参数疲劳模型。然后根据我国部分路面性能调查结果进行了现场修正,得到合理的疲劳设计标准。分析了影响沥青混合料抗压回弹模量的因素,提出了沥青空隙率与抗压模量的关系式,分析了温度对沥青混合料模量的影响。考虑级配碎石的非线性特点,提出了级配碎石基层弹性模量计算公式和诺谟图。提出了基于疲劳等效的轴载换算公式。分析了不同温度下沥青路面疲劳损伤规律,提出采用当量温度方法考虑不同地区的气候差异并提出了疲劳当量温度的计算方法。给出了柔性基层沥青路面结构疲劳设计步骤和示例。最后,通过青海马平试验路,介绍了沥青稳定基层的施工工艺和效果,分析了不同柔性结构的经济性,并利用本文方法对试验路进行了性能预估。