山岭重丘区在我国西部地区分布较广,随着高等级公路里程的飞速增长,路线设计中不可避免的遇到“长”、“陡”坡的问题,而长、陡坡的存在一方面使行车速度降低,尤其是超载、重载车的作用进一步加剧了路面车辙发展的速度,另一方面在温度、荷载及水的耦合作用下,沥青混凝土层易出现水损害,其表现形式主要体现在两个方面,其一是沥青路面出现的松散、掉粒、坑洞等破坏现象,其二是如果水进入沥青路面面层结构层层间或者面层与基层结构层层间,水会积聚在未开裂结构层的表面,易导致层间出现滑移,造成结构层间不连续,使得路面早期损坏进一步加剧。即使在同一多雨地区,非长大纵坡路段道路其破坏亦要晚于长大纵坡路段,因此,对长大纵坡路段沥青路面的早期破坏进行深入研究,以期在一定程度上改善路面耐久性是当前亟待解决的问题。长大纵坡沥青路面的早期损坏研究主要集中在车辙的形成机理及防治措施、沥青混合料组成设计、荷载作用力引起的路面结构层层间破坏等方面。虽然很多研究者深入研究了沥青路面的水损害问题,但是针对长大纵坡路段沥青路面水损害的机理及水损害的评价研究甚少。鉴于此,本文主要针对长大纵坡沥青路面早期损害问题,从高温稳定性、水稳定性及疲劳特性等方面系统研究了长大纵坡沥青路面性能劣化规律,以期通过本项目的研究,解决长大纵坡耐久性不足的问题。主要研究内容和结论如下:(1)长大纵坡沥青路面服役过程中在环境、荷载及水的耦合作用下,老化问题较为突出,针对橡胶沥青的老化问题,通过红外光谱、沥青四组分试验和GPC等试验探究了橡胶沥青老化过程中沥青组分含量以及分子结构的变化情况,在此基础上进一步分析了橡胶沥青老化对橡胶沥青混合料水损害的影响。(2)应用分形几何理论推导了间断级配集料通过率的计算公式,确定了适合密级配橡胶沥青混合料使用的集料级配分维值,并对采用该级配的橡胶沥青混合料进行路用性能检验,确定最佳的密级配橡胶沥青混合料配合比。同时为改善长大纵坡沥青路面的排水问题,基于稳健设计原理确定了OGFC的级配,针对OGFC-13沥青混合料空隙结构的特点,重点研究空隙率、半连通空隙率对沥青混合料水损害性的影响,提出以衰减动量作为评价OGFC材料的抗水损害能力的评价指标,测试了OGFC混合料的抗堵塞性能。研究结果表明衰减动量可有效表征OGFC混合料的抗水损害性能。(3)针对长大纵坡沥青路面的水损害问题,从两个方面入手进行研究,其一是以长大纵坡沥青路面为研究对象,首先应用动量定理,建立了沥青路面动水压力的力学计算模型,系统分析了车辆荷载、行车速度、道路纵坡对动水压力的影响。其二是采用CT扫描技术确定了沥青混合料空隙分布特征,构建了细观力学模型;基于内聚力理论,研究沥青混合料初始有效空隙率、空隙水饱和度、冻融循环次数、重复荷载作用等耦合因素对长大纵坡沥青路面水损害的影响,建立了温度荷载耦合作用下的水损害评价模型,揭示了基于细观结构分析的长大纵坡沥青路面水损害劣化规律。(4)基于粘弹性理论建立了三维有限元模型,系统分析了层间接触状态、超载、纵坡坡度、车速等因素对长大纵坡沥青路面高温稳定性的影响,确定了各因素与车辙深度和最大剪应力的定量关系。(5)通过小梁弯曲试验确定橡胶沥青混凝土中粗集料与砂浆、砂浆与砂浆之间的断裂能,在此基础上,基于内聚力本构模型,应用界面断裂损伤判别准则,研究了橡胶沥青混凝土细观疲劳开裂特性,确定了裂纹开裂路径,建立了橡胶沥青混凝土细观断裂疲劳方程。