现行道路设计中全线通常采取单一改性措施,这样不仅增加工程费用并使得特殊路段如大纵坡小半径路段不能满足设计要求。为充分发挥改性沥青作用,使改性设计更符合路面不同工况受力的要求,通过调查分析湖南省多条高速公路沥青路面结构及面层改性的使用情况,建立了基于湖南实际改性路面结构的力学模型,计算分析了不同轴重、纵坡、转弯半径、温度等因素作用下道路剪应力的分布规律,并提出了基于改性需求的路面工作状态分级。综合考虑湖南省气候条件、工程经济性,提出了面层合理改性效果评价指标为高温稳定性、低温抗裂性、抗水损坏性及改性沥青价格,并提出对应评价标准。对不同改性材料建立灰色区间关联决策模型,计算得到了各沥青混合料面层材料改性效果排序。基于改性效果与道路实际工况,提出了沥青路面合理改性的匹配关系。研究推荐了6种改性方案应用于湖南省永吉高速全线,保证了全段寿命的均衡,同时又兼顾施工便利性与经济性,工程实施效果良好。