现今,我国的道路建设和技术研究正处于一个蓬勃发展的时期,但沥青路面的各类病害,仍然对车辆行驶的安全性和舒适性造成很大影响。当前国内外学者对于如何获得沥青混合料良好的路用性能与耐久性的研究,主要偏重于沥青混合料的宏观和物理特性等室内试验方面,而从微细观的角度上对沥青混合料的内部组成结构及力学特性的探究相对薄弱。为了改观当前沥青混合料试验复杂、效率低、工作量大,试验结果还常常不理想的局面,探索并形成一套有指导意义的沥青混合料数值模拟设计的方法体系十分必要。因此本文基于离散元法从沥青混合料的组成结构理念出发,构建三维数值试件并进行室内试验模拟,通过对比分析试验结果,表明虚拟试验与实际试验的规律基本相符,验证了基于三维离散元方法构建的数值模型的合理性。首先,在Matlab软件平台上随机生成不规则形状的凸包,基于三维ODEC算法,并利用离散元软件PFC5.0中内置的Bubble Pack填充方法及clump块体生成技术构建不规则多面体粗集料。计算粗集料所占比例,采用“降雨法”生成具有级配特征的粗集料clump试件,生成1mm规则排列小球模拟沥青砂浆,并建立较为符合混合料成型试件竖向空隙分布的空隙相,构建完整的沥青混合料三维离散元数值结构模型。其次,根据内部材料组成结构分析确定其各颗粒单元之间的接触模型,建立Burgers模型的微观接触参数与宏观力学参数之间的关系,并通过DSR试验对沥青砂浆的接触模型的参数进行拟合标定,最终确定各组分的参数及单元间的力学接触模型的相关参数以更接近真实地描述沥青混合料的力学特性。最后,把确定各组分的参数与接触力学模型的微观参数装配于结构模型中构建三维微细观力学结构模型,并采用宏观指标对模型试件中粗集料所占的体积分数进行校核调整。模拟了三轴剪切试验与单轴静态蠕变试验,对比分析表明虚拟试验结果与实际试验规律基本相符,验证了本文基于离散元法构建三维力学结构模型的合理性与模拟试验方法的可行性,初步建立沥青混合料细观结构特征与宏观性能之间的联系。