近十多年来,我国高速公路建设成就令世人瞩目,截至2004年全国高速公路通车里程接近3万公里,居世界第二位[1]。随着公路使用时间的延长,不少高等级公路都出现较严重的破损,已经影响行车的通畅和安全,急需进行大修改造。尤其是水泥混凝土路面,其评价、改造更加复杂。在高等级公路的修补、改建任务日益繁重的背景下,深入研究高等级公路的路况综合评价方法、高等级公路改建后继交通量预测方法及旧水泥混凝土碎石化力学机理这些关键技术对做好我国高等级公路大修改建工作具有重要的意义和作用。本文在充分吸收前人研究成果的基础上,利用先进的数学理论和有限元软件,主要针对路况综合评价、后继交通量预测、碎石化破碎机理及破碎后结构强度这几项高等级公路大修改建中的关键技术进行了深入的研究。首先,本文在对河南和山东省高等级公路的使用、改造现状调查的基础上,分析了目前高等级公路典型病害及其成因。然后通过引入灰色理论建立了考虑路面强度和路用性能的路面综合评价模型和分级标准,并用实地调查数据验证该方法的可行性,然后进一步提出了不同评价结果对应的大修典型方案。然后,本文在搜集河南和山东省部分公路交通量资料的基础上,根据公路改建所引起的诱增交通量的滞后性、潜在性、有限性的特点,建立了高等级公路改建后交通量的变化预测模型。该模型预测的交通量准确度较传统平均增长率预测法有很大优势,具有较高的可行性。本文接着在对旧水泥混凝土碎石化破碎机理的研究中,运用波动理论对破碎机理作了定性的分析,再通过有限元计算冲击荷载作用下旧水泥混凝土路面的力学响应,并证明了冲击荷载对原基层和土基影响较小。最后,本文通过划分水泥混凝土板碎石化后结构层次,定性分析了各层次的强度来源,在此基础上建立有限元模型计算并分析了碎石化后的强度因子、碎石化后加铺的沥青层的受力特性以及不同破碎效果下加铺沥青层的受力特征,由此解释了水泥混凝土破碎后碎石化层的强度形成机理。