沥青混合料是一种典型的颗粒填充复合材料。在工程实践中,为了简化路面分析与设计程序,通常将其视作均质材料,并采用基于唯象理论的宏观力学方法对其进行分析。该方法在给定简单条件下可以有效地预测沥青路面的整体力学行为,但无法充分考虑沥青混合料的非均质性及其细观结构特征对路面整体力学、热学性能的影响。因此,在解释沥青混合料微细观损伤演化机理方面存在明显不足。针对此问题,本研究建立了一种考虑温度-应力双场耦合作用的沥青路面三维多尺度黏弹性力学响应模拟方法,该方法能客观、合理地反映沥青路面在轮载和外部环境耦合作用下的力学响应分布特征。本文的具体研究工作概括如下:（1）为了准确地表征沥青混合料的三维细观结构形貌特征,从而为沥青路面力学响应多尺度分析方法的建立奠定良好的模型基础,本研究通过X-ray CT扫描、图像处理和三维重构等技术手段建立了沥青混合料三维细观结构有限元模型。为了比较三维细观模型和二维细观模型在模拟沥青混合料整体热学、力学性能方面的能力,本研究介绍了两种二维细观结构的建模方法,即图像处理法和随机骨料法。将以上三种方法建立的细观尺度模型作为宏观沥青路面的代表性体积单元（Representative Volume Element,RVE）,对沥青混合料在不同温度和加载频率下的复数模量进行了预测,并将预测结果与试验数据进行了对比分析。分析结果表明,与二维细观RVE相比,三维模型的动态模量和相位角预测结果更接近试验值,从而证明了三维细观模型在模拟沥青混合料黏弹性力学行为方面的优越性。（2）考虑到沥青路面结构内部周期性变化的温度场和温度应力对沥青路面结构力学响应分布的显著影响,建立了一种考虑温度-应力双场同步耦合作用的沥青路面力学响应模拟方法。首先,基于传热学原理和实测气象数据,建立了沥青路面温度场分析模型,模拟了不同气象条件下路面结构内部的温度分布特征。在此基础上,通过顺序耦合法建立了沥青路面温度应力分析模型,并利用该模型分析了半刚性和柔性基层路面结构内部温度应力随时间和深度的变化规律。最终,通过有限元重启动分析建立了考虑环境荷载与轮载耦合作用的沥青路面力学响应分析模型。结果表明,建立的模型可以有效地模拟全温域及多种因素同步耦合作用下沥青路面的力学响应分布特征。（3）为了弥补基于唯象理论的单一宏观尺度分析模型的不足,充分考虑混合料细观结构特征对路面力学响应与损伤演化的影响,本研究将上述考虑温度-应力双场同步耦合作用的沥青路面力学响应模拟方法与多尺度分析方法相结合,建立了一种考虑温度-应力双场耦合作用的沥青路面三维多尺度力学响应有限元模拟方法。该方法同时考虑了由细观模型参数到宏观模型参数的升尺度联系机制和温度、力学响应从宏观尺度向细观尺度传递的降尺度联系机制,从而可将细观-宏观两个尺度间的力学行为有效地联系起来。结果表明,本文建立的沥青路面三维多尺度力学响应模拟方法可以客观、准确地反映交通荷载和环境因素耦合作用下沥青混合料在宏观和细观两个尺度上的力学响应分布特征。本文的研究成果可为进一步深入研究沥青路面在服役条件下的损伤演化机理提供有效途径。