长期以来,国内外有关专家一直对道路疲劳裂缝的研究保持高度关注。然而,由于沥青混合料中各组成成分的复杂性,疲劳过程的复杂性,对沥青混合料疲劳过程的认识仍然不够深入、全面。同时由于沥青混合料成型过程的不可控性,造成其疲劳试验结果具有较大离散性。沥青混合料由粗骨料和沥青砂浆组成,而疲劳破坏常在沥青砂浆结构中发生。通过对沥青砂浆疲劳过程的研究,可以从某种层面上解释沥青混合料疲劳裂缝的产生机理。围绕沥青砂浆的疲劳损伤过程,本文开展了如下几项工作:(1)确定了沥青砂浆的级配与沥青用量。利用对不同油石比的沥青混合料进行马歇尔试验,确定了沥青混合料不同孔隙率条件下对应的不同沥青含量。根据将级配中粗集料去除而其他成分保持比例不变的原则,计算得到三种沥青混合料孔隙率对应的三种不同油石比沥青砂浆各档集料通过率以及沥青用量。(2)实验研究了沥青砂浆的疲劳特性。通过对沥青砂浆进行控制应变加载模式下的四点弯曲疲劳试验,进行了不同温度、不同荷载水平、不同油石比条件下沥青砂浆的疲劳试验,获得了沥青砂浆在不同条件下的疲劳规律。(3)构建、拟合了沥青砂浆疲劳损伤累积模型。在损伤力学相关知识的基础上,建立了沥青砂浆疲劳损伤演化模型。将得到的模型与实际疲劳损伤累积曲线相拟合,得到了不同试验条件下的参数取值。(4)仿真模拟了沥青砂浆疲劳损伤过程。利用Abaqus有限元分析软件,建立了四点弯曲疲劳仿真试验系统。通过编写UMAT用户子程序文件,实现了沥青砂浆疲劳损伤累积过程的仿真模拟。模拟结果与实际试验结果吻合度较高,验证了仿真实验系统与损伤累积模型的准确性。(5)仿真模拟了沥青混合料的疲劳损伤过程。基于沥青砂浆疲劳损伤累积模型,通过生成非均质沥青混合料虚拟试件,对三种不同孔隙率沥青混合料的四点弯曲疲劳过程进行了仿真模拟分析。基于仿真结果提出了粗集料、空隙对沥青混合料疲劳性能的影响机理,试验结论符合工程实践,验证了基于沥青砂浆疲劳损伤模型对沥青混合料疲劳过程研究的可行性。