沥青混合料由于其优良的路用性能,在我国高等级公路建设中倍受青睐,并且随着经济的发展,沥青路面的服役性能越来越受关注。我国现有沥青路面设计规范将沥青混合料视为各向同性弹性材料,这并不能表征材料的真实性质也无法准确反映路面的服役性能。文中从沥青混合料实测各向异性与黏弹性性质出发,进行有限元建模分析,分别研究不同外界条件下沥青混合料各向异性与黏弹性性质对路面结构响应的影响。首先,设计获取沥青混合料实测各向异性与黏弹性参数的试验方案,并进行沥青混合料级配试验以进行后续试验。设计两个方向四温度六频率的动态模量试验,以获取沥青混合料各向异性及变化情况;基于线性黏弹性原理,选取沥青混合料一维黏弹性模型,推导三维应力应变增量关系,并设计蠕变试验,获取黏弹性参数为黏弹性路面建模提供基础。进行三种沥青混合料的级配设计,得到合格的沥青混合料并制作试件。其次,进行试验准确获取沥青混合料实测各向异性与时域黏弹性参数。进行动态模量试验,得到多温度多频率下不同方向上的动态模量并计算其各向异性度。结果表明,实测各向异性度随温度升高而增大,随加载频率的提高而增大;对蠕变试验的加载过程进行量化分析,发现忽略加载阶段低估沥青混合料的蠕变柔量,提出考虑加载阶段的数据处理方法,结果表明忽略加载阶段严重低估蠕变柔量,平均误差达33.77%,在量化加载阶段的基础上获取黏弹性参数。然后,建立各向同性弹性、各向异性弹性与各向同性黏弹性三种路面模型,进行四种温度与三种车速工况下的路面响应分析。结果表明,弹性路面结构受温度影响显著,受车速影响有限,而黏弹性路面受车速与温度影响均变化显著,温度升高与车速降低均对路面产生不利影响;同时,各向异性对路面力学指标均产生不利影响,但不同指标受影响不同,层底拉应变与层顶压应力一定幅度增大,其余指标变化不明显。而黏弹性路面结构响应与荷载时长有关,单次荷载时,除基层拉应力外其余指标均比弹性路面小,黏弹性路面的基层偏不安全;长时间不间断荷载时,层底拉应变、基层层底拉应力,路表弯沉均比弹性路面大,表明忽略黏弹性导致路面不安全。对比黏弹性与各向异性对路面结构造成的影响,发现后者造成的不利影响有限,而前者对路面响应的不利影响显著且远大于后者的影响,应优先考虑黏弹性对路面响应的影响。最后,提出偏离度表征沥青混合料的三维模量特征,并与弹性路面结构响应建立良好的联系,与黏弹性路面结构响应也存在较好的相关关系,表明偏离度可以将温度、车速变化导致的沥青混合料的动态模量变化与不同方向的模量差异变化转为统一的表征路面空间特性变化,表征沥青路面面层的各向异性状态并与路面结构响应相联系。