半刚性基层沥青路面是我国高等级公路的主要路面结构形式,裂缝是半刚性基层沥青路面常见的病害之一,仅仅依靠室内试验很难准确地预估沥青路面的开裂破坏情况。鉴于此,本文针对沥青路面开裂问题,采用数值模拟的方法从细观角度分析半刚性基层沥青路面主要的开裂形式与影响裂缝扩展的因素,旨在对今后半刚性基层沥青路面抗裂性研究提供辅助手段。首先,基于Matlab编写随机骨料投放程序,生成密级配沥青混凝土(AC)和沥青玛蹄脂碎石(SMA)的随机骨料投放模型,从骨料形状、大小、分布等方面与CT扫描得到的测试结果进行比较,验证了随机骨料投放模型的可行性。其次,通过编制Python程序实现内聚力单元的批量嵌入,结合生成的随机骨料投放模型,建立二维沥青混合料细观断裂模型。应用ABAQUS软件从细观角度对沥青混合料低温开裂进行数值模拟,将得到的结果与试验结果进行对比分析,二者具有较好的一致性,说明了沥青混合料细观断裂仿真模型具有适用性。在此基础上,研究了不同的骨料分布和骨料平均面积、预切口取向对沥青混合料低温开裂性能的影响。接着对沥青混合料因急剧降温产生的温缩裂缝及温度疲劳裂缝进行数值模拟,研究结果表明:温缩裂缝的扩展速率不仅与短时间内的降温幅度有关,而且与降温前后的始末温度也相关。日温差的改变直接影响了温度疲劳裂缝的起始扩展时间以及扩展速率,并且这种影响随日温差的变化呈现出非线性特征。最后,建立半刚性基层沥青路面细观断裂模型,研究在温度应力、荷载应力单独作用以及两者耦合作用下反射裂缝的扩展情况及沥青面层的疲劳寿命,并分别分析了沥青面层厚度、基层模量对温度应力单独作用下反射裂缝疲劳扩展的影响以及重载、沥青面层空隙率对荷载应力单独作用下反射裂缝疲劳扩展的影响。当温度应力单独作用时,随着沥青面层厚度的增加,其疲劳寿命并非呈现线性递增的规律,整个面层反射裂缝的疲劳寿命主要由中、下面层提供,当反射裂缝扩展到上面层区域时基本已经进入面层结构疲劳破坏阶段。随着基层模量的降低,面层出现疲劳破坏的位置在厚度方向呈现越来越浅的趋势。当荷载应力单独作用时,重载使得反射裂缝区域比标准轴载作用时更早地受到轴载作用,从而加快了该区域反射裂缝的扩展速率。沥青面层空隙率的增加导致了面层结构的整体密实度下降,在受到重复荷载作用时容易产生微损伤和微裂缝,削弱了面层整体强度,使得沥青面层的疲劳寿命大大降低。将三种荷载状态下分别得到的疲劳寿命进行比较,分析温度应力、荷载应力在半刚性基层沥青路面反射裂缝疲劳扩展过程分别起到的作用,结果表明:温度应力主导了反射裂缝的扩展速率,而荷载应力主要改变了反射裂缝的扩展形态。