随着我国高速公路建设的迅猛发展,交通量、交通荷载迅速增大,沥青路面面临着明显的渠化、交通量大、负荷重等问题,使沥青路面早期损坏现象日益突出。掺入纤维已成为综合改善沥青混合料各项性能的重要途径之一,玄武岩纤维的掺入对沥青混凝土的整体力学性能起到了明显的改善作用。目前对纤维应用于沥青混合料的研究大多通过试验研究其路用性能,试验无法实现纤维的不同分布取向,因此,本文通过有限元模拟及室内试验验证相结合的手段,开展了玄武岩纤维对沥青混合料性能影响的数值模拟研究。本文首先运用MATLAB程序中rand函数和AutoCAD宏命令,实现了玄武岩纤维的空间随机分布,并运用ABAQUS有限元软件,建立了玄武岩纤维在沥青混合料中随机分布的三点弯曲小梁试件模型,并通过玄武岩纤维沥青混合料弯曲试验验证了玄武岩纤维沥青混合料小梁试件数值模型的合理性。其次通过对纤维增强沥青混合料性能进行数值模拟,分析了玄武岩纤维不同参数对沥青混合料弯拉性能的影响以及影响因素的敏感性分析。结果表明:纤维随机分布下的沥青混合料最大拉应力介于纤维水平分布和45°斜向分布之间;考虑经济性和施工搅拌均匀性,得出玄武岩纤维最佳掺量和最佳长径比分别为0.3%和35(纤维长度为6mm);玄武岩纤维模量的增加对沥青混合料试件层底最大弯拉应力影响不大;极差和方差分析表明,玄武岩纤维掺量对沥青混合料弯拉性能的影响最大,其次是纤维长径比,纤维模量对沥青混合料弯拉性能影响最小。最后由小梁弯曲试验的弯拉破坏断口电镜扫描图看出,玄武岩纤维沥青胶浆中有纤维与沥青胶浆间黏结力失效和沥青胶浆自身的黏聚力失效两种拉拔破坏形式,并基于内聚力单元建立了玄武岩纤维与沥青胶浆的两种拉拔破坏模型,分析了纤维与沥青胶浆间界面层和沥青胶浆自身的不同参数取值对纤维拔出特性的影响。结果表明:不仅可以改变界面层强度和断裂能来提高玄武岩纤维沥青胶浆的拔出性能,还可以通过改变沥青胶浆基体自身的强度和断裂能来提高玄武岩纤维沥青胶浆的拔出性能。研究成果为玄武岩纤维应用于沥青混合料性能改善提供依据,也可为玄武岩纤维提升沥青胶浆性能的有效途径提供参考。