沥青混合料的宏观力学性能与其内部各组分材料性能及内部结构特征等密切相关,宏观结构的破坏其实是细观结构变化的外在表现,因此将宏观性能和细观结构结合起来研究具有较大的现实意义和应用价值。本文基于等效的观点,以AC-13F沥青混合料为研究基础,运用集料质量比和集料比表面积与沥青用量比不变的原则设计等效基体试件来获取细观分析的各组分材料的力学参数。然后将CT无损扫描和试件切割技术相结合,对沥青混合料内部特征进行定量研究,重点分析沥青混合料内部骨料(>2.36mm)的分布特性,进而获取沥青混合料试件的细观空间结构。由于细观模型计算需要很大的内存,为了把细观结构应用到路面模型之中,接下来从宏观角度出发对沥青路面细观数值分析的模型尺寸进行了研究,从而得到优化后的路面模型,为细观分析沥青路面打下试验和模型基础。运用CAD中的SAT接口,对骨料边缘信息进行矢量化处理,通过拉伸和各层位叠加得到AC-13F沥青混合料三维集料空间分布模型,把基于强度实验和分级加载实验所得到的沥青混合料各组分材料的弹性力学参数运用到三维数值分析中。并得到以下主要结论:(1)用ABAQUS对三维数值试件单轴压缩过程和沥青路面结构在双圆荷载作用下进行弹性力学细观分析,并将期望数值计算结果与均质结果进行对比分析,说明了算法的有效性;(2)通过对取样个体与均质沥青混合料的数值模拟结果分析发现,骨料周边应力集中现象非常明显,容易导致材料的局部破坏,进而演变成宏观的整体破坏。因而基于宏观的性能评价和力学分析需要将细观尺度域的非均匀分布特性和应力集中情况考虑进去。也说明了在沥青混合料设计时把宏观效应控制指标和细观尺度控制指标综合起来更具实际意义。