在自然因素(例如温度、水分等)和车辆荷载的共同作用下,沥青路面极易产生显著的损伤和开裂。尤其是长寿命路面的大力推广使得沥青面层的疲劳损伤和开裂问题愈发显著和突出。因此,如何预测沥青路面在温度、水分和车辆荷载作用下的损伤趋势和使用性能,从而延长沥青路面的使用寿命已经成为亟待研究和解决的问题。本文旨在提出一种用于研究沥青路面热—水—损伤—力学(Thermo-HydroDamage-Mechanical,THDM)耦合特性的系统方法,其中包括路面温度,沥青面层孔隙水,沥青面层损伤和车辆荷载等因素。首先基于温度、水分和车辆荷载间的耦合作用关系,以及温度、损伤和车辆荷载间的共同作用关系,分别建立了沥青路面的热—水—力(Thermo-Hydro-Mechanical,THM)模型和热—损伤—力(ThermoDamage-Mechanical,TDM)模型。然后在上述模型的基础上引入水损伤的概念,最终得以构建同时考虑温度、水分、损伤和车辆荷载共同作用的沥青路面THDM模型。上述模型均基于有限元软件实现和计算分析,并分别从沥青混合料的力学性能、沥青路面的温度传导、沥青面层的水力学性能、沥青面层的损伤性能等角度间接验证了THDM模型的有效性和准确性。结果表明,温度、水分和车辆荷载对沥青路面的损伤演化和使用性能产生了显著的影响。沥青面层承受车辆荷载时所产生的拉伸应力是造成层底损伤的主要原因,这在低温环境中尤为显著。车辆荷载产生的高剪切变形,使得高温季节成为剪切损伤发展的关键时期。在热胀冷缩作用下,低温沥青面层存在的水平拉伸热应力是温度损伤产生的根本原因,这使得温度损伤只在低温季节时发展累积。饱水沥青面层内广泛存在的水分扩散作用显著降低了沥青膜的黏结力和黏聚力,同时车辆荷载产生的水流“泵送”作用促进了沥青膜的剥离。因此,水分扩散和“泵送”作用导致了饱水沥青面层水损伤的产生和发展。在温度、孔隙水和车辆荷载作用下,失效断裂最先从面层底部处发生,其中“泵送”作用产生的水力冲击损伤最为显著。