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高模量沥青混凝土应用在路面结构的某一层被认为是一种预防车辙和提高承载力的有效措施，然而此类设高模量层路面结构的力学状态不够清晰，况且沥青混合料有明显的粘弹性，路面承受的是移动荷载，导致现有的理论无法从根本上解释其预防车辙的机理，模量和厚度凭借经验设计。本文首先利用BISAR程序计算了两种设高模量层沥青路面结构（Ⅰ：高模量中面层+半刚性基层；Ⅱ：沥青面层+高模量沥青碎石基层+柔性底基层）的力学指标，同时分析了高模量层的厚度、模量、轴重、胎压、层间接触以及水平力的影响；然后利用KENLAYER程序和配置法进行了25℃、40℃和55℃下的设高模量层沥青路面粘弹性力学指标计算，并基于动态模量计算了两种设高模量层沥青路面在移动荷载下的力学响应，分析了沥青面层温度和车速的影响，比较了高模量与非高模量、动载与静载下的力学性能；最后利用AASHTO2002模型预估了高模量层对沥青路面永久变形和疲劳寿命的影响。主要结论：（1）设高模量层沥青路面比普通模量沥青路面力学性能更加优良，高模量层的设置主要提高了沥青路面的抗车辙和耐疲劳性能。（2）对于半刚性基层沥青路面，高模量层设在中面层能较大程度提高面层抗剪切变形能力，建议厚度不易低于6cm，在45℃和10Hz下动态模量取2000MPa~4500MPa。而对于高模量基层沥青路面，高模量层能够提高路面承载力和沥青层的耐疲劳性，但对面层抗剪切变形不利，建议高模量基层厚度不易小于18cm，在30℃和10Hz下动态模量取7000MPa~8500MPa。（3）25℃时，设高模量层半刚性基层路面的力学指标粘弹性解答大于弹性解答，最大增幅达到了30%左右，而温度越大增幅越大。（4）移动荷载下，两种设高模量层沥青路面的力学性能比静载时更加优良，而设高模量基层的路面结构抗疲劳开裂能力更为明显，高温降低了材料的动态模量进而增加了路面的变形，尤其对面层材料的压应变增加10倍之多。（5）高模量中面层对于路面抗永久变形和高模量基层对于路面疲劳寿命有着明显的提高，涨幅均达到了40%以上，合理设置高模量层对于路面的性能产生深远的积极作用。