通过对陕西省已建成部分高速公路沥青路面的调查和分析，结合国内外路况评价模型的特点，利用不同方法建立了高速公路沥青路面的路况评价模型，其中包括基于Fuzzy综合评判的路况评价模型、基于灰色关联度的路况评价模型以及基于改进型神经网络的路况评价模型。并且根据各模型评价精度的不同，推荐采用基于改进型BP神经网络的路况评价模型。 根据陕西省高速公路沥青路面病害以及使用性能的实际情况，提出了代表弯沉值的计算方法以及下卧层模量的反演方法，在此基础上利用弹性层状体系理论、有限单元理论、遗传算法以及有效厚度法等理论对加铺层厚度设计方法进行了研究。通过分析对比，本文认为，比较理想的补强设计方法是通过遗传算法对旧路面各结构层模量进行反演，并通过多层弹性(或粘弹性)层状体系方法对加铺层厚度进行设计。 为了对沥青路面补强设计方法进行验证，还对补强设计的结构组合、补强原材料的选择、施工方法以及施工质量的控制等都进行了分析和研究。