我国高等级公路普遍采用沥青路面作为主要结构形式，但随着国民经济高速发展和客货运量的快速增长，重载、超载车辆迅速增加，致使原设计无法满足重载交通需求，从而加剧了沥青路面的早期破坏，缩短了路面的使用寿命和服务性能。如何设计满足重载交通需求的沥青沥青路面结构成为迫切需要解决的问题，因此，深入研究满足重载交通需求的沥青路面结构与材料具有深远意义。本文针对山西省内七条高速公路和十条国省运煤重载干线公路使用状况进行了调查，系统分析了病害成因，总结了山西省重载交通沥青路面结构的主要损坏类型及其成因，为重载交通沥青路面典型结构的提出、优化及重载交通沥青混合料材料级配选用提供了数据支持。并针对半刚性基层沥青路面、混合式基层沥青路面、柔性基层和复合式沥青路面结构应用了有限元分析软件。在重载、超载交通条件下，对四种沥青路面进行了受力特性分析，总结了水泥稳定碎石基层模量、水泥稳定碎石基层厚度、沥青碎石基层模量、沥青层厚度、土基模量对混合式基层沥青路面结构的受力影响，以及温度对沥青路面力学参数的影响。结果表明混合式基层和柔性基层沥青路面结构在受力特性上较适合作为山西重载交通沥青路面的推荐结构型式，在高温地区，需对沥青层材料进行改性处理，采用高模量改性沥青以增强沥青混合料的高温稳定性。本文提出重载交通沥青路面结构设计分为重载交通沥青路面结构组合设计阶段、重载交通沥青路面结构层厚度组合设计阶段、重载交通沥青路面材料设计阶段及设计输出阶段的四阶段设计方法及相应的设计指标与标准。在此基础上，推荐了满足山西省重载交通的混合式基层及柔性基层沥青路面结构的典型厚度组合方案。针对重载交通路面结构，本文确定了满足高粘度改性沥青技术指标要求的组分配方及掺量，开发了满足重载交通性能的高粘度改性沥青。通过对5％SBS改性沥青、HVMA高粘度改性沥青和RST高粘度改性沥青混合料的试验对比研究，得出在相同温度条件下，HVMA高粘度改性沥青混合料的动稳定度最大，抗车辙能力最好。在研究成果的基础上，通过晋济高速公路试验路的修筑、后期跟踪观测及评价，表明增加面层、基层、底基层厚度可有效减小路面弯沉及路面裂缝，混合基层沥青路面的抗裂性能优于半刚性基层沥青路面。通过对浑源～大同方向长大纵坡路段应用研发的高粘度改性沥青试验路铺筑，表明所研发的高粘度改性沥青应用于重载交通沥青路面性能良好，现场加工工艺及高粘度改性沥青混合料的施工工艺合理，且具有明显的性价比优势。