泡沫轻质土是一种由水泥、泡沫及外掺料加水搅拌制成的新型路基填筑材料,具有自重轻、模量高、施工便捷等特征,在桥头跳车、路基拓宽、支挡结构等诸多工程场景中得以应用。为充分发挥泡沫轻质土技术优势,有工程将其应用于土质路基上部而形成复合路基,实践证明,该复合路基可有效改善路面结构受力,其应用受到了工程界的广泛关注。然而,由于缺乏相应研究成果,工程设计单位未能对复合路基上部半刚性路面结构组合进行调整优化,而采用直接加铺常规半刚性路面典型结构的形式,建设成本较高。因此,为保证新型道路结构达到安全可靠、经济合理与经久耐用的目的,本文拟从经济性与耐久性两个不同的控制原则出发,针对基于泡沫轻质土复合路基的半刚性路面结构开展优化研究。为此,本文首先通过室内模型试验与路面结构力学分析,验证了泡沫轻质土复合路基的适用性及技术优势。在此基础上,采用正交分析与单因素分析结合的方法,推荐了基于泡沫轻质土复合路基半刚性路面结构的基本型式,并分别基于经济性与耐久性原则,提出了该新型路面结构的优化方案设计思路。同时,采用动三轴试验测定了泡沫轻质土的动弹模、阻尼比等力学指标,开展了三维有限元动力分析,研究了车速与荷载变量等因素对优化方案的影响规律,验证了该新型路面结构的动力稳定性。依据研究成果,取得如下主要结论:1.泡沫轻质土路基模型竖向加载试验表明,在达到峰值破坏荷载之前,其荷载一位移曲线具有明显的线弹性变化特征,且其破坏荷载远高于泡沫轻质土路基所受压应力,验证了泡沫轻质土用作复合路基的可行性。通过开展基于泡沫轻质土复合路基的半刚性路面结构力学分析,提出相比较常规半刚性路面结构,泡沫轻质土复合路基的应用可显著降低道路结构的路表弯沉、结构层底拉应力等指标,具有显著的技术优势。2.为开展基于泡沫轻质土复合路基的路面结构优化,首先提出了优化设计原则与设计方法,并根据路面结构力学正交分析结果,揭示了泡沫轻质土层弹性模量、基层弹性模量与基层厚度为关键影响因素。进一步对该3种因素开展单因素分析,确定了各结构层参数取值范围,得到了该新型道路结构的基本形式。通过建立疲劳寿命、经济性与基层厚度的相关关系,分别基于经济性与耐久性优化原则,提出了基于泡沫轻质土复合路基半刚性路面结构优化方案的设计思路。3.通过泡沫轻质土动三轴试验,发现其滞回曲线可分为弹性变形阶段、塑性变形阶段及破坏阶段。泡沫轻质土的动弹模取值范围为200～1150MPa,阻尼比取值范围为0.005～0.025,具体取值与应力水平、材料密度、粉土掺量、围压等因素有关。采用三维动力有限元模型,考虑行车速度、荷载水平等因素,对推荐的优化结构开展了动力分析,验证了其动力可靠性。