旧水泥混凝土路面加铺沥青层(俗称“白加黑”路面)技术因其兼具沥青混凝土路面路用性能优异和充分发挥旧水泥混凝土路面强度高的特点,被广泛应用于旧水泥路面的改建工程。沥青加铺层的低温开裂、疲劳损坏和车辙变形等常见的破坏形式,直接或间接的与路面结构温度的分布状况有关,因此有必要开展“白加黑”路面温度场和应力场研究,为“白加黑”路面结构设计提供理论指导。本文依托“国道G321线佛山段养护管理示范路”路面改造工程,选取气象参数(大气温度、太阳辐射、风速)、路面结构温度作为量测对象,制定“白加黑”路面结构温度场测量方案。通过气象学和传热学理论分析“白加黑”路面结构温度场与自然环境之间的热量交换。在实测气象参数及“白加黑”路面结构温度场数据基础上,分析高温期、常温期和低温期“白加黑”路面温度场(路面结构内部温度、温度梯度、变温速率和日较差等)分布规律。考虑太阳辐射、空气对流换热和空气辐射换热等3种路表与外界热交换的形式,根据传热学原理,利用有限元方法模拟高温期、常温期和低温期的“白加黑”路面温度场,并将模拟结果与路面实测温度场进行对比验证。各个时刻不同深度的温度模拟数据与实测数据的偏差在3℃以内,表明采用有限元数值方法模拟沥青路面结构温度场是可行的。基于验证后的“白加黑”路面温度场模型,采用间接耦合法研究高温期、常温期和低温期的“白加黑”路面结构的温度应力和温度-荷载耦合应力及其影响因素。发现低温期沥青加铺层底温度应力最大,接缝处应力集中现象明显。在温度荷载和车轮荷载综合作用下,沥青层底拉压应力不断地交替出现易引起疲劳开裂破坏。增加沥青加铺层厚度,设置应力吸收层、土工合成材料可大大改善沥青加铺层底的受力状态。