由于半刚性基层沥青路面具有强度高、稳定性好、造价低等优点在我国广泛应用。但是半刚性基层和沥青面层的模量相差较大,如果层间处治不到位就会成为道路结构层中的薄弱环节,无法承受车辆荷载引起的剪切力作用,从而使面层与基层之间发生相对滑移。与此同时,我国现行路面结构设计理论中,将沥青路面结构层之间假定为完全连续接触,忽略了结构层层间实际接触状态对道路的影响。针对以上问题,本文提出在半刚性基层与沥青面层之间设置胶粉改性沥青粘结层,并通过斜剪试验与扭剪试验,研究不同粘结层设置方案对基层与面层粘结性能的影响。此外,建立基-面层层间接触有限元模型,分析其力学性能。具体研究内容如下:首先,采用斜剪试验确定出考虑碎石撒布量、碎石粒径、胶粉沥青洒布量以及胶粉目数四种影响因素下的48种粘结层设置方案中的最佳粘结层设计方案,并分析四种因素对层间抗剪强度的影响规律,结果表明:基-面粘结层最佳设计方案为胶粉目数为40目,胶粉沥青洒布量为0.9L/m,碎石撒布量为80%,碎石粒径为5～10mm的组合方式,并且得出四种因素对基-面粘结层抗剪强度影响的排序结果为碎石粒径>碎石撒布量>胶粉沥青洒布量>胶粉目数。其次,通过-10℃、25℃、45℃三个不同温度下的斜剪试验与扭剪试验,探究温度对基-面粘结层抗剪强度的影响,结果表明:温度对基-面层间抗剪强度影响较大,在低温时抗剪强度最大,随着温度的升高抗剪强度大幅降低,表明基-面粘结层在高温环境下,层间薄弱界面更容易受到剪切破坏,产生基-面层间滑移现象。通过力-位移曲线可得不同温度下斜剪试验中剪切耗散能密度变化规律,得出剪切耗散能密度随着温度的增加而不断减小。最后,在有限元理论的基础上,首先基于室内剪切试验建立基-面层间接触属性力学响应模型,验证cohesive接触模拟层间接触状态的可行性。结果表明:数值模拟结果与试验结果变化规律总体相似,说明可通过设置cohesive接触属性来模拟层间剪切作用。此外,以cohesive模拟基-面层间接触为基础,建立了沥青路面三维有限元模型,用于分析不同车辆荷载作用下层间剪应力的变化规律,发现随着车辆荷载的增加层间剪应力也不断增大。而车辆转弯时层间剪应力要远大于直线行驶,同时还发现无论车辆是直线或转弯行驶,基-面层间剪应力均小于试验所得抗剪强度。因此在基-面层间设置胶粉改性沥青碎石粘结层可保证路面在车辆荷载作用下不会产生剪切破坏。