改革开放以来,我国道路基础设施建设快速发展,沥青路面因其平整、降噪、易于施工等优势得到广泛应用。在营运期内,以开裂、车辙为首的道路病害严重影响着沥青路面的舒适性。尤其是在重载车辆重复作用下,沥青路面还未达到设计使用年限便出现了车辙或裂缝等问题。因而掌握不同结构组合的沥青路面在一定荷载作用次数下其面层内部应力应变等力学响应特性,对于增强沥青路面的服役性、指导沥青路面结构设计有着重要意义。近年来,数值模拟方法进入道路领域,离散元法凭借其解决沥青混合料非连续介质问题的优越性展现出蓬勃生机。因此,本文基于离散元PFC3D平台,结合足尺度加速加载试验,建立考虑温度梯度分布的沥青路面结构的三维离散元模型,对八种不同沥青路面结构在车辆荷载下面层内的力学响应特性进行分析。主要步骤如下:首先,由路面结构层的设计参数计算出各档粗集料的体积分数,进行体积分数校准后,基于Python语言结合PFC3D平台实现沥青路面结构三维虚拟试件的重构。其次,将沥青路面结构沿路面深度方向进行温度梯度的预测,考虑荷载扩散角的影响对模型尺度进行简化。赋予不同单元之间合适的接触模型,通过室内单轴蠕变静压试验,获得Burgers粘弹性模型的微观接触参数。引入损伤因子D对Burgers粘弹性模型参数进行修正,赋予不同深度处相应温度的接触参数。最后,赋予三维离散元模型合适的边界以及加载条件。以低温、中温、高温为例,分析了八种沥青路面结构在标准荷载作用下面层内的力学响应特性,并通过足尺度加速加载试验场采集的数据进行验证。研究结果表明:利用三维离散元软件PFC建立的沥青路面结构虚拟模型能很好地模拟在荷载作用下面层内的力学响应。沥青路面面层的力学响应特性取决于不同路面结构层材料的组合。添加剂的增益效果各有差异,在高温条件下添加剂对沥青路面结构的增益效果更为显著。中面层是剪应力的主要作用区域,在实际路面设计时应注意增加中面层的抗剪性能。