随着国民经济的迅速发展,道路运输量和车辆载重的日益提高,由于车辆载重过大造成路面早期损坏的现象十分严重,大大降低了道路的使用寿命。本文依托实例重载公路通武线,采用现场调查、室内性能试验和有限元数值模拟等研究方法,对比了重载作用下不同路面结构的力学响应,并通过试验研究了两种柔性基层材料的路用性能与力学性能,推荐采用嵌锁式沥青稳定碎石基层替代原半刚性基层的柔性路面结构,缓解通武线由于重载而造成的早期破坏现象。首先,对公路的概况进行调查,收集交通数据等基础资料,在同位置进出京车道分别进行路面取芯调查,结果显示进京车道芯样面层开裂、基层破碎,而出京车道芯样仅面层有轻微横向裂缝,基层基本完好。采用ABAQUS软件建立了路面结构模型,根据现场调研的载重区间,模拟不同超载率下路面结构的力学响应,并对基层的疲劳开裂寿命和沥青层永久变形等指标进行计算,结果显示当超载率达到40%时基层的疲劳开裂年限已不足设计年限的一半,而达到80%时已不足一年,根据计算结果与现场调研情况判断造成路面早期破坏的主要原因为车辆载重过大。其次,根据柔性基层应力传递均匀,材料对重载敏感性小等特点,提出以沥青稳定碎石基层替代原半刚性基层的解决方案,并根据课题组提出的嵌锁式沥青稳定碎石（ATSM）的级配设计方法对传统的ATB沥青稳定碎石的级配进行了优化。同时设置同粒径的ATB沥青稳定碎石作为对照组进行了高温车辙试验、低温弯拉试验、冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验和动态压缩模量试验等性能试验,对比分析两种材料的路用性能与力学性能。结果显示ATSM25与ATB25相比在高温稳定性能方面,动稳定度提升40%,车辙深度减小59%;低温抗裂性能方面最大弯拉应变与弯拉强度分别提升26%与22%;水稳定性能提升不大;在力学性能方面动态压缩模量提升约30%。第三,提出以ATB25和ATSM25作为基层的两种柔性路面与原半刚性路面进行对比,分析三种路面结构在各级轴载作用下的力学响应,并计算三种路面的各项结构设计指标。结果显示两种柔性路面受重载的影响程度要小于半刚性路面,且应力在两种柔性路面结构内分布更加均匀,材料的利用效率更高;以ATSM25为基层的路面在超载率为40%时疲劳寿命是以ATB25为基层的路面的1.4倍,是原半刚性路面的17倍且随着轴载的增加两者差距急速增大;两种柔性基层的沥青永久变形量相近约为原半刚性路面的1.2倍;两种柔性基层的路基顶面压应变基本持平,较原半刚性路面减小约40%。最后,采用现值法按照30年的分析期,对以ATSM25为基层的柔性路面与通武线半刚性路面进行成本分析,结合当期市场价格和对公路中大修时间节点的预估,计算其初期建设成本及养护维修成本。结果显示柔性路面的初期建设成本约为半刚性路面的1.5倍,但从长期分析来看柔性路面的全寿命周期成本较半刚性路面降低约8%。