沥青为典型的黏弹性材料,对沥青材料和沥青路面结构进行黏弹性力学分析可更客观地反映其力学行为特性,从而更好的解决路面病害问题。路面结构力学响应分析是解释路面病害机理并进行路面结构设计的核心,而建立路面材料的黏弹性模型则是力学响应分析的基础。本文首先对现有的三类沥青胶结料与混合料黏弹性模型(诺谟图、数学模型和力学模型)进行评价。结果表明由经验得到的诺谟图涉及到复杂的应力状态,不能够得到沥青胶结料基本的工程力学特性；而数学模型的动态模量和相位角主曲线由不同的数学表达式得到,不符合K ronig-Kramers关系,且它们的时间-温度位移因子也不相同,不符合线黏弹性基本原则；力学模型由于缺少黏壶元件,在低频条件下无法准确的表征沥青胶结料或混合料的线黏弹特性。其次,对MHN (Modified Havriliak-Negami)模型进行改进,得到符合沥青胶结料与混合料线黏弹性性质的改进MHN复数模量模型,进而推导出存储模量和损失模量表达式,并利用非线性最小化算法确定模型参数。结果表明利用改进MHN模型,可以使沥青胶结料或混合料在复数域和频率域内的表征包含同样的信息,并且同样的时间-温度位移因子适用于各种黏弹特性表征方程,为沥青胶结料与混合料黏弹特性提供了一致性的描述方法。最后,采用自行开发的APRA (asphalt pavement response analysis)黏弹性层状体系软件并基于改进MHN模型参数对典型高速公路沥青路面结构的黏弹性响应进行分析,分析了不同温度、不同行车速度下的沥青层永久变形的关键力学响应(沥青层中部的竖向应变),以及疲劳开裂的关键力学响应(沥青层底部的水平应变)。结果表明随着温度增加、行车速度减小,沥青层中部的竖向压应变及沥青层底部的水平拉应变峰值增加,竖向压应变增加的幅度尤为明显,表明温度增加、行车速度减小会使沥青层发生更大的永久变形。