沥青混合料是一种典型的黏弹性复合材料,在其服役过程中不仅受到行车荷载的动态作用,而且易受到周围环境温度动态变化的影响,所以其材料力学性质表现出对荷载和温度的动态特性。与此同时,我国沥青路面设计参数已由静态参数转变为动态参数。因此,沥青路面材料的动态力学性质越来越受到工程界的重视,建立沥青路面材料合理、精准的黏弹性动力学模型,不仅能够客观地表征沥青路面材料的黏弹特性,而且能够有效地预测沥青路面结构的力学响应,同时也能为沥青混合料设计和路面病害预测提供参考。目前,已有的动态黏弹性数学模型对沥青混合料黏弹性质的信息描述不全（不能描述损失模量）;表征沥青混合料黏弹性性质经典的黏弹力学本构模型存在着参数较多且参数物理意义不明确的问题。鉴于此,本文基于黏弹性分数阶导数理论和数值优化方法,建立了沥青混合料动态黏弹性分数阶导数本构模型,并在其基础上推导出沥青分数阶导数本构模型,最后,将黏弹性分数阶导数模型应用于温拌沥青的相态结构分析及沥青类材料温度谱推导。本文主要研究内容和结论包括:（1）对多种沥青混合料进行了不同温度、不同频率的动态模量试验。基于黏弹性模型特征提出了主曲线拟合的准则,并据此建立了基于最小绝对相对误差准则（LARE）和最小绝对相对乘积误差准则（LPRE）的目标函数,与传统的最小二乘法（LS）目标函数进行了对比,分析了不同目标函数对黏弹性数学模型和力学模型主曲线拟合效果的影响,采用不同沥青混合料验证了LARE和LPRE目标函数在主曲线构造中的合理性。（2）基于黏弹性固体力学模型:四参数分数阶导数Zener模型（FDZ）、五参数分数阶导数模型（FPFD）及改进五参数分数阶导数模型（IFPFD）,基于时温等效原理,采用LARE作为目标函数,构造了沥青混合料上述三个分数阶导数模型的黏弹函数主曲线,并与现有的MHN模型进行了对比。研究发现,FDZ模型,FPFD模型和IFPFD模型均采用一套参数（即4-5个模型参数）描述沥青混合料所有黏弹函数主曲线,满足黏弹性Kramers-Kronig关系,且模型参数具有明确的物理意义。相比FDZ模型,FPFD模型和IFPFD模型均增加了模型参数β,能够较好地描述沥青混合料黏弹函数的非对称性及损失模量峰宽;相比MHN模型,通过黏弹函数主曲线的数值拟合可以得到FPFD模型和IFPFD模型时域（频域）上的应力-应变-时间（频率）本构方程,且可以作为沥青路面结构力学分析的本构方程。（3）根据沥青混合料剪切压实大尺寸六面体试件（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）三个方向的动态模量试验结果,建立了模量比的定义,研究发现测试温度为21℃时,相同频率下（5Hz或10Hz）沥青混合料的模量比小于1,且随着粒径的增大,模量比减小,这说明剪切压实试件动态力学性质存在着各向异性特征。其次,六面体试件三个方向IFPFD模型黏弹函数主曲线在宽频范围表现出各向异性的特征,并建立了六面体试件三个方向的黏弹性IFPFD模型本构方程。（4）建立了描述沥青黏弹性液体特征的分数阶导数模型。首先,采用应变扫描试验确定了沥青的线性黏弹性区间;其次,根据频率扫描试验结果绘制了Black图,确定了沥青胶结料的力学特性（固体或液体）;最后,根据沥青的黏弹性液体特征,将FDZ模型,FPFD模型和IFPFD模型通过适当的变化,得到了描述沥青胶结料的四参数、五参数及改进五参数黏弹性分数阶导数液体模型。并采用五种具有代表性的沥青验证了上述三种分数阶导数液体模型的合理性和适用性。（5）基于温拌沥青的动态流变学试验结果,绘制了van Gurp-Palmen图和Han曲线,能分别判断温拌沥青的时温等效原理的失效温度和相态结构变化特征;而分数阶导数模型所构建的黏弹函数主曲线综合了上述两种图形的优点,其黏弹函数长时区的流变学特征对时温等效原理失效的判断和相态结构的分析更为全面。通过X-ray试验发现温拌沥青中存在着温拌剂的微晶结构特征,这为温拌沥青长时区流变性能的变化和相态结构变化提供了微观上的解释。（6）基于频-温镜像数学关系,将沥青分数阶导数频谱模型推广到温度谱中,建立了描述液体和固体材料的分数阶导数温度谱模型。采用基质沥青、聚合物改性沥青及沥青胶浆的温度扫描试验进行了验证,研究发现沥青分数阶导数温度谱模型用一套参数能较好地描述黏弹参数随温度的变化趋势,温度谱模型能够表征沥青温度域内的黏弹性特征。此外,建立了基于FDZ模型的沥青混合料五参数分数阶温度谱模型,并采用相同频率（5Hz或10Hz）不同温度的动态模量试验结果验证了该模型的合理性。