沥青层的永久变形是纵坡段沥青路面的主要病害之一。沥青路面沥青层的永久变形降低了道路的平整度，导致行车舒适性下降，雨天容易引起水漂，影响行车安全。中国高速公路纵坡段绝大多数都是半刚性基层沥青路面结构，半刚性基层沥青路面结构具有较强的承载力，导致沥青路面永久变形主要集中于面层；车辆在纵坡段，车速较低，荷载与路面作用时间较长，导致纵坡段沥青路面更容易发生永久变形。本文从全温域的角度出发，分析了高温、中温及低温对沥青层永久变形的影响；研究了沥青路面全年轴载分布特征；结合室内沥青混合料动态蠕变试验，建立了沥青混合料的永久应变预估模型；采用ABAQUS有限元建模，分析了移动均布荷载作用下沥青路面沥青层结构偏应力分布规律，建立了纵坡段沥青路面的偏应力预估模型；考虑温度分区和轴载分级，构建了基于叠加原理的纵坡段沥青路面永久变形预估模型。主要研究结论如下：
　　(1)从全温域温度分布角度出发，由沥青路面全年温度分布频率和沥青层温度沿深度的分布曲线作为控制指标，从而实现了温度对沥青路面永久变形影响全覆盖研究。以太行山高速西阜段沥青路面作为研究对象，将5℃作为温度间隔，将沥青路面全年温度划分为若干个温度区间，采用公式计算出沥青路面全年温度分布频率，并绘制出沥青层温度随深度变化的分布曲线。
　　(2)通过太行山高速西阜段交通量的收集和实地轴载调查，提出西阜段沥青路面交通轴载分布频率；得到了西阜段高速公路的方向分布系数、车道分布系数、轮迹横向分布系数，并将车的类型划分为13种。设置轴载范围1t～20t，每1t划分为一个轴载等级区间，进而明确不同轴载等级的分布频率，为后续研究提供交通轴载分布数据支撑。
　　(3)通过三轴重复荷载永久应变试验，建立了AC-13、SMA-13、AC-16、AC-20、AC-25典型沥青混合料的永久应变预估模型，相关性系数都在0.91以上，拟合效果良好。
　　(4)采用SPT试验仪测试了AC-13、AC-20、AC-25、SMA-13四种不同类型混合料的动态模量，由西格摩摩德型函数，采用origin拟合获得了四种沥青混合料的动态模量主曲线方程，拟合结果与试验结果结合良好，相关性系数都在0.93以上，为后续的纵坡段沥青路面永久变形预估提供动态模量数据支撑。
　　(5)建立了纵坡段沥青路面的偏应力预估模型。采用ABAQUS软件建立纵坡段沥青路面结构有限元模型，分析了典型纵坡段沥青路面结构沥青层偏应力变化规律，分析了行车速度、纵坡坡度、轴载、基层模量、基层厚度、面层厚度对偏应力的影响。
　　(6)建立了全温域条件下纵坡段沥青路面沥青层永久变形预估方法。以容许永久变形15mm为临界值，针对太行山高速西阜段，考虑温度分区和轴载分级，基于分层总和法计算得到西阜段沥青路面容许永久变形使用年限为9年。
　　(7)提出了全温域条件下纵坡段沥青路面永久变形预估简化模型。在特定的温度范围内，构建了沥青路面沥青层永久变形量的平均值与荷载作用次数的关系式，从而为快速预估纵坡段沥青路面的永久变形提供了一种新的方法。