在我国机场建设和使用中,道面结构类型以水泥混凝土道面为主。由于飞机荷载及外界环境因素的影响,我国许多早期建设的水泥混凝土道面在运营期间中后期出现了各种病害,包括裂缝、沉陷、断板等。为了保证机场道面良好的使用性能,对旧的机场水泥混凝土道面加铺沥青混凝土层是一种有效的解决方法。传统的机场道面设计方法对旧水泥道面上沥青加铺设计的条文描述较少,确定加铺层厚度时仍然沿用国外提出的经验法,并且对加铺层易发生的病害问题缺少预防和解决方案。因此,针对复合结构的力学特性,系统地开展旧水泥道面上沥青加铺层设计方法研究,具有重要的工程实践意义和应用价值。本文针对在旧水泥道面上沥青加铺问题,从理论分析、数值模拟及室内试验三个主要方面研究加铺后的复合结构性能,完善加铺层设计方法。首先,本文对旧水泥混凝土道面实际使用状况进行调研,统计并分析不同类型的病害情况,在此基础上提出涉及加铺层修建所需的设计控制指标,同时结合机场道面特征参数,构建典型复合式机场道面有限元模型；其次,本文通过分析机场道面不同荷位状态下的力学响应,得到最不利荷位,进而进行加铺层参数敏感性分析,确定加铺层厚度设计方案；通过分析加铺层与旧水泥道面之间不同接触状态下结构力学响应规律,提出加铺层施工建议；再次,本文基于力学分析结果,结合Superpave和马歇尔方法改进了机场道面加铺层混合料的设计方法,讨论分析了不同级配下的沥青混合料性能,确定加铺层沥青混合料的最佳设计级配；然后,本文综合考虑机场道面的外界环境因素影响,构建典型复合式机场道面温度场和温度应力场有限元模型,分析机场道面温度和温度应力分布规律；最后基于旧水泥混凝土道面与新加铺的沥青混凝土层之间的相互影响机制,考虑飞机荷载应力和温度应力对复合式机场道面的影响,针对不同结构层提出不同指标作为设计依据,完善对复合式机场道面的总体设计及方案检验。综上所述,针对旧水泥道面上沥青加铺问题,本文提出了加铺层的计算模型、控制指标以及设计级配,系统地对旧水泥道面上沥青加铺设计检验方法进行了研究和总结,为今后机场道面加铺沥青混凝土层设计和施工提供了参考依据。