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我国现有的路面设计是依据弹性层状体系理论，并根据反复车辆荷载产生的疲劳破坏决定设计年限，然后由路表回弹弯沉值作为设计指标，最后再根据层底弯拉应力进行验算来设计的。但是不难发现在现有的沥青混凝土设计规范中，结构设计参数都为定值，而实际上，由于材料本身特性差异和施工偏差，以及道路在使用年限内环境和荷载条件的变化，这些设计参数都具有一定的变异性。因此，要使得设计更贴近于实际应用情况，就有必要将设计方法由确定型向不确定型转变，其中就涉及到路面结构可靠度的分析。在现有的路面结构的可靠度分析中，大部分都是使用ANSYS中的蒙特卡罗模拟对路面结构进行分析，然而在ANSYS中，响应表面法却有一些蒙特卡罗法不具备的优势。因此，本文主要针对于ANSYS有限元分析软件中的响应表面法对沥青混凝土路面结构的可靠度进行了分析。与此同时为了让路面结构更加合理，在不超过表面弯沉与层底弯拉应力设计值的前提下，本文将使用ANSYS中的优化模块对沥青混凝土路面进行优化设计，对沥青路面结构的厚度进行了优化，最后为了能在使用年限内预测路面的使用性能，本文还将使用灰色预测模型中的GM(1,1)对沥青路面的可靠度进行了预测。本文主要框架如下：首先，本文在总结国内外沥青路面结构可靠性分析的基础上，对比了蒙特卡罗法与响应表面法在薄板中的应用，并分析了两种方法的优劣，提出了相应的结论；然后使用ANSYS模拟沥青路面结构并使用其中的响应表面法分析其可靠度，并讨论了沥青路面工程中存在的几种不确定性因素的随机性对路面结构可靠度的影响；其次，本文还使用ANSYS中的优化功能对路面结构进行优化，并使用沥青路面设计软件加以对比；最后，本文还根据灰色预测理论提出了可靠度预测方法。