半刚性基层沥青路面的结构性加铺层设计主要以修复路面的结构缺陷为目的。因此,其主要的设计任务包括:对原有路面的性能衰变规律和有效结构能力进行分析与评价、确定沥青加铺层补强设计的最佳时机、并以此为基础进行加铺层厚度设计。通过理论分析针对以上三方面内容展开研究。首先,在分析半刚性基层的应用特性基础上,结合路表弯沉的变化规律,提出半刚性基层的结构损伤存在整体性的板体状态向松散状态退化的过程,而在结构整体刚度方面表现为半刚性基层向柔性基层退化的过程。其次,从路面整体刚度和路面疲劳寿命两方面来分析和判断路面补强的最佳时机。通过典型路面结构的路表弯沉理论计算,并结合沈大高速公路的路面调查结果,提出当路表弯沉的范围在50～70(0.01mm)时,半刚性基层基本上退化为柔性状态,并以此作为路面刚度补强的最佳时机。进而分析了沥青面层和半刚性基层的疲劳损伤过程,根据AI法和SHELL方法的疲劳方程,以及我国《公路沥青路面养护技术规范》的规定,提出路面开裂率达到6%时是考虑路面疲劳寿命的补强最佳时机。最后,借鉴美国AASHTO设计方法的基本理念,通过建立原路面沥青面层的有效厚度模型,在充分考虑原路面有效结构能力的基础上确定加铺层厚度,即加铺层厚度是满足未来交通荷载需求的新建柔性基层沥青路面厚度与原路面面层有效厚度之差;同时基于有效厚度模型,给出沥青加铺层结构设计方法,包括设计标准、参数以及设计流程。根据沈大高速公路的路面检测数据,给出加铺层设计方法的厚度设计示例,并与我国现行规范设计方法及AASHTO设计方法进行对比分析,从而验证了该方法的合理性。