自改革开放以来，我国公路建设取得了跨越式的发展。用二十二年的时间走完了发达国家高速公路近半个世纪的发展历程，现我国高速公路的总里程已排名世界第二位。然而，我国高速公路发展过程中遇到的两个主要问题一直没有很好解决，这就是：沥青路面和沥青路面结构早期损坏问题，以及由此引起的沥青路面结构寿命周期费用过高的问题。各级道路部门对这两个问题非常重视，中国公路学会道路工程学会2002年年会对此进行了专门的讨论和研究。在这样一个大的背景下，我们就沥青路面设计问题展开了转么的研究，提出了设计路面、设计材料的概念。本研究正是围绕着这样一个概念开展了一系列的研究工作。这些工作包括：

                              沥青路面早期破坏的原因

                              高速公路设计的理念

                              结构层寿命匹配的概念

                              以结构层寿命匹配原则设计沥青路面的方法

                              设计沥青混合料的数值方法

                              设计旧水泥混凝土路面沥青加铺层

       主要研究结论：

       1、研究和大量工程实例表明，单一的路面结构形式和模式化设计体系与沥青路面早期损坏看具有一定的关系。

       2、高速公路不是一次性消费品，对于高速公路来讲，设计年限和路面使用寿命不应是相同的概念，应该设定一个较长的分析和设计年限；应根据道路可能出现的破坏模式明确设定道路在服务期内和服务期末拟采取的最经济的维修方式（模式），即设计路面结构的破坏模式和维修方式。

       3、为了设计路面结构的破坏模式和维修方式，必须对拟采用的路面结构进行结构层寿命分析，找出寿命临界层，并做好结构层寿命的合理搭配；实际工程证明，本研究提出的路面结构层寿命分析方法是可行的。

       4、为了保证结构层寿命分析的可靠性，必须对输入变量提出质量要求，用于分析的输入变量应具有与道路等级相适应的可靠度要求，这一点美国AASHTO路面结构设计指南2002关于分水平输入的做法是应该借鉴的。

       5、理论分析和试验路长期观测均证明，纯粹的半刚性基层结构或柔性基层结构可能都不是一种适合长期使用的沥青路面结构。半刚性底基层上的级配碎石基层结构表现出非常好的路用性能、耐久性和经济性。

       6、根据使用要求和功能设计沥青混合料是科学技术进步的具体表现，是高新科技时代材料科学与技术发展的重要标志。设计材料不仅可以极大限度地满足经济建设与社会发展的需求，更重要地，设计材料能够有效利用人类社会的宝贵资源，提高各类工程设计的水平与效率，更加显著地降低工程成本、有效地提高工程的使用功能。

       7、长期以来，对材料的研究一直局限于均质和各向同性的假设内进行，很多材料宏观力学行为无法用微观性质进行解释。微观力学分析对于指导沥青混合料材料设计是重要的。适宜的设计沥青混合料模式应该是：多因素的微观分析-宏观力学行为预测-工程材料设计。

       8、数学图像结合力学数值计算技术将成为沥青混合料分析、评价和设计的最有前途的手段。然而，目前常用的有限元法还在一系列问题没能很好解决。

       9、离散单元方法（DEM）是近年来开发并广泛应用于岩土工程领域的一项新的数值模拟和计算技术。研究表明，二维离散单元方法可以定性解释材料微观性能对沥青混合料宏观力学行为的影响。应用二维离散单元方法定量评价沥青混合料和沥青路面的精度是可以为道路工程所接受的。

       10、经过近40年的发展和使用，基于平面弹性层状体系理论的沥青路面力学-经验设计体系已经比较成熟。在此基础上，提出的沥青混合料可视化设计过程和基于有限元分析结果的离散单元微观材料分析设计模式，以及与路面材料常规试验相对应的数字虚拟试验方法对于提高试验和设计效率、降低成本、改善沥青路面设计质量具有重要意义。

       11、本研究开发的基于数字图像的沥青混合料试件重构技术具有两方面的意义：1）由集料颗粒的数字图像和试件重构技术可以实现沥青混合料的数字化评价过程；2）由混合料试件断面的数字图像和试件重构技术可以实现沥青混合料的数字化评价过程。

       12、结合水泥混凝土路面加铺沥青面层工程，验证了沥青混合料数字化设计方法和本研究提出的旧水泥混凝土加铺沥青面层的设计过程。

       关键词：沥青路面设计；结构层寿命匹配；沥青混合料设计；离散单元方法；水泥混凝土路面维修