我国高速公路养护维修工作日趋旺盛,进行科学地养护规划与决策有助于养护资金的分配,其关键问题是准确地预测路面使用性能的衰变规律。随着我国路面结构和材料正在不断地进步,使得路面性能长期处于优良状态,进而衰变速率较缓,照搬复制传统的预测模型不再适应,需要提出合适的衰变方程。随着养护技术的发展,养护措施的多样化日趋丰富,有必要研究不同养护措施实施后的衰变规律,以评价养护措施实施效果的优劣。另外,最关键的问题还是需要建立科学的路面养护决策优化模型。针对这些问题,本文的主要研究内容如下:首先,论文引用了12篇文献中的高速公路沥青使用性能检测数据,探索了近年来高速公路沥青路面使用性能的衰变特点,运用统计回归法,提出了能够拟合典型衰变形式“凹型”、“凸型”、“反S型”和“近似直线”的反正切衰变方程。相比孙立军教授的标准指数衰变方程,增加了弹性参数λ,从而提高了反正切衰变方程的适应性。在路面性能衰变速率较缓的情况下,其寿命因子α的物理意义优于标准指数衰变方程中α的物理意义。然后,为了克服统计回归模型固有的缺陷,选择典型的概率预测方法马尔可夫链修正了反正切衰变方程的预测误差,得到了兼顾确定型和概率型预测模型优点的反正切马尔可夫组合预测模型,并以具体实例验证了不同衰变模型的预测精度。结果表明:标准指数衰变模型的平均相对误差为2.67%,反正切衰变模型的平均相对误差为0.52%,反正切马尔可夫组合预测模型的平均相对误差为0.27%,证明本文提出的两种预测模型的预测精度更高。其次,论文依托重庆渝黔高速公路的养护历史数据,评价了不同养护措施的养护效益。借助反正切衰变方程,将复杂多维的影响因素转移到二维(使用性能,使用年限)衰变曲线上,其寿命因子α间接地反映了不同影响因素的差异,并根据寿命因子α的特殊含义将它定义为不同养护措施的长期效益。结果表明:加铺4cmSMA-13、加铺4cmAC-13、铣刨重铺和微表处养护措施到达养护标准值的使用年限分别为8.3、7.5、7和5.5。最后,论文剖析了现有养护决策优化方法的优缺点,在此基础上,提出了基于0-1整数规划的路面养护决策优化模型,并运用数学代换等价地表达了该模型,以便输入lingo软件求解,最终以实例验证了该模型的有效性。