超长服役时间内环境荷载作用下沥青混凝土疲劳特性参数的演变规律与疲劳寿命是高速铁路基床沥青混凝土防护层的关键技术问题。本文依托新建北京-张家口高速铁路（后文中简称为京张高铁）基床沥青混凝土防护层试验段工程，通过对经历不同次数冻融循环后的现场试件开展四点弯曲疲劳试验，采用基于耗散能方法的多种参数研究冻融循环对沥青混凝土防护层疲劳特性的影响，在此基础上提出考虑冻融循环影响的沥青混凝土防护层疲劳寿命预测模型，为基床沥青混凝土防护层的耐久性设计提供支持。
　　首先，基于京张高铁基床沥青混凝土防护层试验段所在区域的历史气象数据，设计并开展了现场试件的模拟冻融试验；之后结合基床沥青混凝土防护层的受力状态分析，选用应变控制的四点弯曲疲劳试验作为研究基床沥青混凝土防护层疲劳特性的试验方法，对经历不同次数冻融循环后的试件开展疲劳试验。
　　其次，采用基于耗散能的耗散能变化率（RDEC）、Hopman 能量比、Pronk能量比与Rowe能量比方法对疲劳试验数据进行分析，获取相应的疲劳参数：平稳值（PV）、Hopman 能量比曲线偏离线性处对应的加载次数（N1 Point(HP)）、Pronk能量比曲线偏离线性处对应的加载次数（N1 Point(P)）以及Rowe能量比曲线顶点对应的加载次数（NF Point），并研究了上述疲劳参数随冻融循环次数的变化规律，得到如下结论：PV 与冻融循环次数呈增长速率逐渐升高的指数函数关系，随着冻融循环次数的增加，PV 对冻融循环越敏感；而 N1 Point(HP)、N1 Point(P)及NF Point随冻融循环次数的变化呈下降速率逐渐减小的指数函数关系，并在后期趋于平稳；对N1 Point(HP)、N1 Point(P)及NF Point三者进行比选后，发现 NF Point 均值更宜作为考虑冻融循环影响的基床沥青混凝土防护层疲劳寿命预测模型的检验指标。
　　然后，基于 PV-Nf50（Nf50为沥青混凝土劲度模量下降至初始劲度模量 50%所经历的加载次数）关系提出高速铁路基床沥青混凝土防护层通用疲劳寿命预测模型：PV=0.0374Nf-0.829，并结合PV随冻融循环次数的变化规律，获得考虑冻融循环影响的基床沥青混凝土防护层疲劳寿命预测模型；NF Point 均值的检验结果表明，该模型具有较高的可靠性。
　　最后，引入“当量冻融循环次数”概念，将冻融循环次数与服役时间建立关联。综合考虑现场激振试验结果、沥青混凝土疲劳极限与工程可靠性，选取150 με 作为预测基床沥青混凝土防护层实际服役状态下疲劳寿命的应变值，对服役期模拟冻融循环后的现场试件开展 150 με的疲劳试验，获取相应疲劳参数PV，结合通用疲劳寿命预测模型对京张高铁基床沥青混凝土防护层设计使用寿命进行验算，结果表明京张高铁基床沥青混凝土防护层能够满足服役期列车荷 载作用次数的要求。