开级配沥青磨耗层(OGFC)是一种具有相互连通空隙的开级配混合料，具有优良的排水、防滑、降噪等功能，然而该种混合料空隙率达15％以上，沥青用量低，混合料的耐久性和强度会产生一定影响，由于我国高速公路重载、超载严重，按国外设计方法设计的OGFC混合料难以满足路用性能的要求，因此，OGFC在我国高等级公路建设中一直没有得到推行。 本文对OGFC的矿料级配组成，路用性能、受力机理进行了系统研究。在分析各国OGFC级配的基础上，运用矿料体积法进行OGFC级配设计，用正交实验对矿料级配进行了优化设计，运用数理统计方法分析矿料级配和孔隙率之间的关系，并回归出矿料关键筛孔通过率与OGFC骨架空隙结构关系的数学方程，进而提出了OGFC的合理级配；通过对不同孔隙率典型级配混合料的性能研究，综合力学和功能性能，得出了OGFC的合理孔隙率范围：针对高速公路面层对OGFC力学性能方面的要求，本文从沥青胶结材料、纤维稳定剂两方面对OGFC的性能进行改善：通过SBS和橡胶粉复合改性的方法开发出了适合OGFC的高粘度改性沥青，掺加聚合物纤维，提高OGFC的最佳沥青用量，进而改善了混合料的高温性能和抗水损害性能，优化设计出能满足高速公路路用性能，车辙动稳定度达5000次/mm以上，动融劈裂强度比90％，透水系数31ml/s，并具有防滑降噪功能的开级配沥青磨耗层(OGFC)混合料。最后，本文对OGFC的受力机理进行分析，结果表明：OGFC的粗集料骨架在混合料强度组成中有重要作用，同时沥青胶浆的凝聚力和对粗集料骨架的限制和裹附能力对OGFC的强度发挥也起着重要的作用。