当前针对沥青路面面层疲劳损伤破坏问题,当前对其研究大多数只停留在沥青混合料宏观力学性能。即通过大量室内试验获得不同疲劳损伤状态下的劈裂强度参数,从而忽略从细观尺度对其力学性能的研究及数值模拟。因此,本文以AC-13C及含不同粒径集料沥青混合料劈裂疲劳试验及其二维细观模型为依托,基于多尺度算法预测出沥青混合料疲劳损伤过程劈裂剩余刚度强度参数。主要的研究内容如下:首先根据各档集料质量比不变及集料总比表面积与沥青用量之比不变的原则设计并制作出AC-13C及等效基体AC-9.5、AC-4.75、AC-2.36、AC-1.18沥青混合料马歇尔试件,通过对各试件进行劈裂试验及劈裂疲劳试验获取不同疲劳损伤状态下的劈裂剩余强度参数。采用CT扫描与数字图像处理技术相结合得到了在不同疲劳损伤程度下各试件内部骨料分布,通过统计的随机骨料概率特征分布将其导入Abaqus有限元软件中建立不同尺度的二维细观模型。接着基于多尺度算法计算沥青混合料试件刚度参数的算法程序,选取相应的计算尺度区域。以AC-1.18沥青混合料刚度参数为迭代初始值,进行多层迭代预测出均匀化后的不同疲劳损伤下各试件的刚度参数,并给出了各试件疲劳损伤过程刚度参数的收敛性分析。然后在多尺度算法及有限元数值模拟试验基础上,提出了一种含不同粒径沥青混合料宏观劈裂强度参数多尺度数值试验计算方法。通过模拟劈裂试验进行多层迭代预测出下一粒径尺度模型的劈裂强度参数,从而得到了全部均匀化试件劈裂强度参数,并分析出其劈裂强度随不同疲劳损伤的衰减规律。最后将多尺度数值试验法预测出的劈裂强度参数与经室内劈裂疲劳试验得到的劈裂强度参数相对比,说明了其算法的有效性与可行性。