在我国的高等级公路建设中,绝大多数路面结构采用了半刚性基层沥青路面结构。在已建成的不少高等级公路中,路面病害过早地出现,影响了路面状况,极大地缩短了道路服务年限,增加了路面养护与维修费用。沥青混合料和半刚性基层材料作为我国的绝对主流材料,是典型的复合材料。由于复合材料本身的材料特性引致的原生各向异性,以及在施工过程中的搅拌碾压摊铺等工艺所引起的次生各向异性,沥青混合料和半刚性基层材料是存在各向异性的。但在我国的现有沥青路面设计理论中,仍将路面材料视为完全各向同性,这显然是不能反映混合料内部的真实状态。而且现有不少的研究表明,考虑材料各向异性后,路面结构竖向变形偏大。因此,本文结合试验研究和力学分析,研究半刚性基层沥青路面动力学响应。本文开展了单轴压缩和劈裂试验,基于抗压回弹模量刚度指标和间接拉伸强度指标,研究了半刚性基层材料和沥青混合料的材料横观各向同性特性,分析了温度和级配组成对沥青混合料材料横观各向同性特性的影响,评价了无机结合料种类、无机结合料掺量以及级配组成对半刚性基层材料横观各向同性特性的影响。试验结果表明:沥青混合料和半刚性基层材料的抗压回弹模量是竖向大于水平向,但间接拉伸强度是竖向小于水平向。对于沥青混合料而言,随着混合料中矿料粒径增大,各向异性程度也是逐渐增加的,而且20℃时沥青混合料各向异性程度表现地更明显;对于半刚性基层材料而言,骨架密实型结构各向异性程度要大于悬浮密实型结构,且无机结合料掺量越大,混合料各向异性程度越小。其次,基于横观各向同性理论和试验实测数据,并结合南岳高速东延线实体工程,拟定路面结构,建立路面三维有限元模型,开展力学计算,对比分析横观各向同性特性对路面路表弯沉、土路基顶压应变和基层拉应力的影响。计算结果发现考虑横观各向同性特性后,路面结构竖向变形偏大,结构设计偏于危险。最后,通过改变基层厚度,研究结构层厚度对横观各向同性路面力学指标的影响。