排水路面的大空隙特征使其具有排水降噪行车安全等优良性能,因此我国引进后迅速发展,由轻型快速交通逐渐普及到高速公路。然而我国交通增长迅速、汽车轴重不断增大的趋势使交通日渐重载化,这对排水路面的抗重载抗疲劳等性能要求也越来越高,由此排水路面也出现了飞散、压密和车辙等病害,因此针对重载交通条件进行排水沥青混合料研究有着重要意义。本文在调查了国内外排水沥青路面发展与应用历程中的经验以及现阶段排水路面在我国重载交通环境下面临的问题与考验的基础上,分析了重载条件下排水路面的病害形式及其原因,针对性的总结了排水沥青混合料设计过程的材料要求与设计要点;经过调查确定了重载交通的荷载特征与排水路面典型结构及力学参数;为了探究排水路面结构在荷载作用下的应力应变特征对其进行了Abaqus有限元模拟,得到了标准荷载下排水沥青路面不利位置的应力应变状态,其后为了探究排水面层轮胎荷载两侧边缘不利位置在不同的重载水平下的应力应变水平,借助Abaqus有限元分析软件分析了不同荷载水平下面层内部的受力与变形情况,以此确定相应荷载水平下的材料要求。在研究了排水沥青混合料骨架类型与强度形成机理的基础上确定了混合料设计要点,即高质量的沥青胶结料、矿料及稳定的骨架嵌挤结构;以球体堆积模型研究了集料的填充干涉规律,确定了混合料粗细集料的划分原则;在研究总结了之前国外和国内的设计与应用经验的基础上,分别以粗集料锥入度试验和集料骨架间隙率VCA为力学指标和体积指标进行排水沥青混合料粗集料骨架稳定性检验评价得到各档粗集料的最佳配比;基于工程经验及研究结论选取了高粘沥青方案、粗细集料以及纤维,以SGC旋转压实仪为手段,以体积法关系进行了不同骨架密实度的重载排水沥青混合料配合比设计;在空隙率和析漏率均满足设计要求的前提下以稳定度、肯塔堡飞散率和TSR为指标优选出排水沥青混合料粗集料骨架最佳密实度对应的混合料级配。最后对所设计的重载排水沥青混合料排水功能性、高低温性能以及动态模量等性能进行了检验,重点地对排水路面最为常见的飞散病害进行了大型飞散试验以验证其抗剥落飞散能力,经过检验过程确定了大型飞散实验的基本步骤和试验条件,提出了以大型飞散试验检验沥青混合料抗松散掉粒能力的评价方法。各试验评价结果综合来看,所设计的重载排水沥青混合料性能优异。