浇注式沥青混凝土具有优良的防水、抗老化性能、抗疲劳性能以及对钢桥面变形的优异追从性,在欧洲和日本的钢桥面铺装工程中得到广泛应用。在德国和日本都已经形成了浇注式沥青混凝土钢桥面铺装规范,其实体工程使用寿命达到了20年以上。在我国,随着大跨径钢桥建设的发展,浇注式沥青混凝土引入中国,进行了系列研究,在多个实体工程中应用。从工程使用效果看,浇注式沥青混凝土的防水、抗疲劳性能和低温抗变形能力均明显优于普通沥青混凝土,但在重载交通条件下浇注式沥青混凝土仍出现了局部的微裂缝和网状裂缝。导致这些早期病害出现的原因可能有很多种,但研究和进一步提高浇注式沥青混凝土的抗疲劳性能是根本的解决手段之一,具有重要学术意义和工程应用价值。本文将影响浇注式沥青混凝土疲劳性能的因素按其表征的特征不同分为内在因素和外在因素两大类进行了研究。内在因素主要指的是浇注式沥青混凝土材料组成和成型过程中对疲劳产生的影响因素,外在因素主要模拟的是外在使用环境对浇注式沥青混凝土的疲劳性能影响因素。在影响因素研究的基础上,建立了适用于高劲度模量浇注式沥青混凝土的疲劳破坏判断方法,并且对传统疲劳破坏判断方法和新判断方法进行了差异性分析。同时,进行了浇注式沥青混凝土与高弹改性SMA10、改性沥青AC10在不同使用条件下的疲劳行为差异性比较。主要研究内容及成果概括如下:内在因素主要考虑了沥青品种、沥青用量和拌和温度对浇注式沥青混凝土疲劳性能的影响,通过试验研究得出:沥青品种对浇注式沥青混凝土疲劳性能影响显著,并且基于能量耗散原理得出浇注式沥青混凝土的累积耗散能与加载次数在双对数坐标下有良好的线性关系;并据此建立了基于能量耗散原理的疲劳寿命预测模型,通过该模型能预测在不同应变条件下浇注式沥青混凝土的疲劳寿命。当沥青用量从8.5逐渐增加到9.5时,浇注式沥青混凝土疲劳寿命并未随油石比增大而增加,反而出现了降低,表明对于疲劳寿命而言,有一个最佳用油量。拌和温度对浇注式沥青混凝土的初始劲度模量和劲度模量衰减速率影响都非常显著,拌和温度升高,浇注式沥青混凝土的劲度模量衰减速率变快,拌和温度越低,劲度模量衰减速率较慢。劲度模量的衰减速率与初始劲度模量的大小有一定的相关性;在190℃至210℃,浇注式沥青混合料表现出良好的抗疲劳性能,加载次数均超过100万次,在240℃和250℃时,加载次数只有十几万次。外在因素主要考虑了试验温度、应变水平和加载频率,外在因素对浇注式沥青混凝土疲劳性能研究中发现,试验温度、应变水平和加载频率对浇注式沥青混凝土疲劳寿命的影响都比较显著。较高应变水平下浇注式沥青混凝土劲度模量随加载次数衰减速率高于较低应变水平,在较小应变水平下产生的滞后角较大,滞后角随着应变水平的增大而减小;浇注式沥青混凝土的初始劲度模量对温度非常敏感,在5℃的较低温度时初始劲度模量达到了19469MPa,随着温度的升高,初始劲度模量逐渐在减小,在25℃时初始劲度模量只有2131MPa。浇注式沥青混凝土在相对低温时抗疲劳性能较差,升高温度会明显提高浇注式沥青混凝土疲劳性能。滞后角的变化随加载次数表现为3个阶段,温度在5℃～10℃,荷载作用于浇注式沥青混凝土产生的变形相对较小,该阶段的变形认为可恢复的,属于弹性变形;10℃~15℃时,部分变形可以恢复(这一个阶段实质是一个过渡阶段),粘性与弹性交互作用,属于粘弹变形;15℃~25℃时,变形发展较大,滞后角变大且趋于稳定,大部分变形不可以恢复,主要以粘性为主。浇注式沥青混凝土的初始劲度模量表现为增大加载频率会使初始劲度模量变大。加载频率从10Hz增大到14Hz时,循环加载次数减小幅度显著,从百万次下降到几万次。加载频率对滞后角的影响比较显著, 8 Hz～14Hz时,滞后角从45.3下降到31.2。加载频率从4Hz增加到10Hz时,累积耗散能虽然随加载频率增大而减小,但减小幅度不大,10Hz增大到14Hz时,累积耗散能急剧减小,减小幅度显著。浇注式沥青混合料的劲度模量随加载次数的累积表现为3个阶段,依次为:混合料劲度模量发展较快且不稳定;劲度模量持续、稳定地变化,变化速率基本为一定值,混合料劲度模量迅速减小,直至疲劳破坏。三个阶段分别约占总疲劳寿命的5-10%、70-85%和5-10%。针对浇注式沥青混凝土具有高劲度模量的特性,通过对劲度模量衰减过程的三个发展阶段的分析,建立了新的疲劳破坏判定方法:即将劲度模量衰减至第三阶段出现拐点时视为出现疲劳破坏,与传统方法对比分析表明新方法更能准确表征和描述浇注式沥青混凝土疲劳行为特点。通过对浇注式沥青混凝土疲劳动态损伤演化过程分析,得到损伤因子变化规律,并根据演化规律对损伤因子进行了拟合,建立耦合了温度的浇注式沥青混凝土疲劳损伤模型。将浇注式沥青混凝土疲劳破坏时的损伤因子定义为其临界疲劳损伤因子,并计算得到5℃～20℃范围内其疲劳损伤临界因子大约在0.55～0.75之间,低温下疲劳临界损伤因子较小,随着温度的增大,疲劳损伤临界因子也逐渐增大;通过三阶段法与传统方法进行了差异性分析表明,新方法确定的浇注式沥青混凝土破坏时的劲度模量,在较低应变水平下,得到的疲劳寿命差异率较大,随应变水平增大,差异率在减小。在较低油石比下,得到的疲劳寿命差异较大。随着油石比的增大,两种疲劳定义得到的加载次数接近。浇注式沥青混合料疲劳寿命对温度非常敏感,随温度升高,浇注式沥青混合料的劲度模量衰减速率减小,与传统疲劳判断方法相比得到疲劳寿命差异较大。在浇注式沥青混凝土与普通沥青混凝土疲劳差异性研究中得出:三阶段疲劳破坏判定方法能够更合理地评价浇注式沥青混凝土的疲劳行为与其它沥青混凝土的差异。在不同应变水平下,GA-10比SMA-10和AC-10具有更高的弯曲劲度模量,更好的荷载分散能力和抵抗弯曲变形的能力。在较低应变水平下,AC10、SMA10、GA10在初始阶段劲度模量的衰减速率差异并不是很大,而在较高的应变水平下,这种差异性就表现得比较明显,GA10对应变的敏感程度不如AC10和sSMAl0高,表现得更有韧性。在较低温度下浇注式沥青混凝土的疲劳行为比普通沥青混凝土表现出明显的优越性,但随着温度的升高,这种高沥青用量、高矿粉用量为特征的胶浆结构受温度的影响比SMA10和AC10更明显,沥青胶浆的硬度和韧性迅速降低,在疲劳行为上所表现的优势逐渐丧失。三种沥青混凝土的初始劲度模量随加载频率的变化表现出了基本相同的规律,但GA10疲劳寿命的降低幅度要大于其它两种沥青混凝土,表明浇注式沥青混凝土对加载频率的敏感程度要大于SMA10和AC10。