近年来,随着交通量的日益增大,使沥青路面处于超负荷状态,从而过早的产生疲劳破坏,影响路面的使用性能。胶粉改性沥青混合料因其具有良好的低温性能而被广泛的应用于内蒙古寒冷地区,其充分回收利用了废弃橡胶轮胎,具有显著的经济效益与环境保护意义,但其也存在一些问题亟待解决,在对沥青进行单一的胶粉改性时,因其并不能全面的改善路面的使用性能,导致胶粉改性沥青混合料的推广应用受到了限制,使之成为胶粉改性沥青混合料发展的障碍。因此,本文考虑将胶粉改性剂与SBS改性剂进行复配,制备复合胶粉改性沥青混合料（CCRMA）,并以SBS改性沥青混合料（SBSMA）为对比试件,研究老化及冻融循环作用对复合胶粉改性沥青混合料疲劳性能的影响。首先,基于宏观尺度,对老化及冻融循环作用前后的CCRMA和SBSMA进行半圆弯曲疲劳试验。以疲劳寿命、劲度模量、劲度模量衰减量、劲度模量衰减量相对变化率平稳值（PV值）等指标对其疲劳性能进行评价;基于损伤力学理论,以劲度模量衰减量相对变化率定义损伤因子D,分析沥青混合料在不同条件下的疲劳损伤演化规律,并建立疲劳损伤模型;基于现象学法建立沥青混合料的疲劳方程,分析其疲劳方程参数在不同条件下的变化规律。结果表明:经老化及冻融循环作用后,不同沥青混合料的抗疲劳性能均下降,而CCRMA具有相较于SBSMA更佳的抗疲劳性能;推荐采用PV值作为宏观疲劳性能指标,对沥青混合料进行疲劳寿命预测及疲劳损伤演化分析;建立的疲劳损伤模型及疲劳方程均有较高的拟合精度。其次,基于细观尺度,采用数字散斑相关方法（DSCM）对半圆弯曲疲劳试验的加载过程进行图像采集,获取其位移场、应变场及其特征云图变化情况,确定了主要开裂区,并研究了老化及冻融循环作用对主要开裂区变形特性影响;通过水平拉应变-时间曲线分析了沥青混合料在疲劳加载过程中水平拉应变的变化规律;通过水平应变密度（DE）及基于水平拉应变定义损伤因子,分析老化及冻融循环作用对沥青混合料的疲劳性能及疲劳损伤特性的影响。结果表明:经老化及冻融循环作用后,沥青混合料的抗疲劳损伤能力降低,损伤速率增加,而CCRMA具有相较于SBSMA更优的抗疲劳损伤能力,即更优的抗疲劳性能;相较于水平位移,水平应变能准确反映沥青混合料的疲劳损伤情况;采用基于水平拉应变定义的损伤因子与基于劲度模量衰减量相对变化率定义的损伤因子来评价沥青混合料的疲劳损伤特性,具有相一致的结论。最后通过将疲劳寿命分别与宏观疲劳性能指标PV值、细观疲劳性能指标DE值进行相关性分析,结果表明采用PV值与DE值均可有效地对沥青混合料的疲劳性能进行评价;对PV值与DE值二者进行了相关性分析,结果表明将DSCM方法应用到半圆弯曲疲劳试验来研究老化及冻融循环条件对沥青混合料的疲劳性能的影响具有一定的可靠性。