模量作为路面设计的重要参数,其取值准确与否直接关系到路面结构设计是否合理。模量取值的差异会造成路面结构内部力学响应发生变化,目前关于路面内部力学响应的研究大多局限于理论研究,很少与现场实测相结合,为了能够研究路面内部真实的力学响应,本文以广东某高速公路新建工程为依托,在试验段修建了四种不同路面结构形式,并在其中代表性的四种路面结构各结构层底布设光纤光栅传感器监测层底应变,以其中的混合式基层路面结构为研究对象,研究各结构层不同的模量组合方式对力学响应的影响,并以实测应变和弯沉为桥梁纽带对不同的模量取值方法进行评价。本文从实体工程出发,室内模量测定材料与现场严格对应,依次进行了动静态抗压回弹模量试验、动静态拉-压-弯模量试验、动静态直接拉伸模量试验,现场在布设传感器位置进行了各结构层承载板模量测定,以ABAQUS为工具,计算各结构层底应变及弯沉,从现场实测与模拟计算两个方面对各模量取值方法进行比选,并推荐静态弯拉模量为路面静态力学分析的模量参数,动态弯拉模量为路面动态力学分析的模量参数,为路面结构设计提供参考依据。沥青混合料及水泥混凝土在拉应力和压应力大小相同的情况下,拉应变和压应变却不相同,表现出材料非线性(双线性)特性,即拉压模量存在差异性,所以本文亦对路面材料拉压模量差异对路面结构力学响应的影响做了初步研究,发现模量拉压差异对路面应变响应的影响较大,考虑其差异能够充分挖掘路面材料力学特性。与传统半刚性基层沥青路面不同的是,试验段六种路面结构底基层全部为级配碎石,本文在现场大量承载板试验、压实度、含水率及弯沉测试的基础上,研究了级配碎石层承载板测试模量与弯沉反算模量之间的关系,并将各影响因素对级配碎石模量的影响进行灰关联分析,得出级配碎石结构模量影响因素大小排序为级配碎石厚度、压实度、荷载水平、含水率、下卧层模量,为路面级配碎石材料设计及施工过程控制提供参考和依据。