近年来，我国早期修建的沥青路面已经逐步进入大中修阶段，随之而产生大量的废旧沥青混合料。与此同时，资源的日益枯竭以及人们环保意识的增强，使得沥青路面再生技术被逐渐推广应用。特别是进入21世纪，全国各地采用冷再生技术的实体工程越来越多。对于冷再生技术，目前研究大多集中在配合比设计、施工方法、路用性能等方面，而针对冷再生材料的设计参数、疲劳性能等方面的研究较少，特别是对于含有冷再生材料的路面结构层厚度的确定往往只凭借施工经验，并无理论依据。因此，本文通过室内试验获得设计参数以及控制指标，并在此基础上对含有冷再生结构层的沥青路面结构进行优化设计具有十分重要的意义。为提高旧料利用率，本文采用北京地区常用的两档铣刨旧料，分别对RAP掺量100%和80%的乳化（泡沫）沥青冷再生混合料进行材料组成设计，并进一步验证其技术性能。试验表明，两种RAP掺量的乳化（泡沫）沥青冷再生材料技术指标完全满足下面层要求。在配合比设计的基础上，对冷再生材料在四种不同温度条件下的抗压回弹模量变化规律进行了研究，并针对北京地区推荐了15℃、20℃条件下RAP掺量为100%和80%时乳化（泡沫）沥青冷再生混合料抗压回弹模量取值范围。采用控制应变的加载模式对两种旧料掺量的乳化（泡沫）沥青冷再生混合料疲劳性能进行研究，提出了冷再生材料较为合理的应变控制水平，即300με、250με、200με、150με。试验表明，应变水平、旧料掺量、沥青特性均会影响冷再生材料的疲劳寿命，其中应变水平为最显著的影响因素。采用劲度模量与荷载作用次数预估的方法确定了低应变水平下冷再生混合料的疲劳寿命。通过对应变水平—荷载作用次数拟合获得RAP掺量100%和80%条件下乳化（泡沫）沥青冷再生混合料疲劳方程，并针对不同交通等级提出应变控制指标。参考国外长寿命路面荷载作用次数，通过计算得到冷再生混合料的疲劳极限应变为100με。以我国新建路面结构设计方法为依据，采用试验获得的冷再生材料设计参数进行路面结构计算，针对交通分级和土基分级，对路面结构进行优化，推荐了北京地区含有再生层的新建二级公路沥青路面典型结构。参考国外柔性路面设计理念，结合试验获得的设计参数和控制指标，针对交通分级和铣刨后旧路面强度分级，优化路面结构，推荐北京地区含有冷再生结构层的大中修路面典型结构，并提出其路面结构诺模图。本文对北京市含有再生层的路面结构设计具有重要的指导意义和工程价值。