沥青桥面铺装由于车桥耦合动力作用处于更加复杂的服役状态,在桥梁运营期内过早出现裂缝、车辙、拥包等损伤,大大缩短其使用寿命。沥青混合料是由粗集料、沥青砂浆、胶浆和空隙组成的多相非均质的温度敏感性材料,其粘弹性属性对于研究桥面铺装的破坏机理至关重要。车桥耦合动力作用及沥青材料的复杂力学性质增加了桥面铺装动力学分析的难度,单一尺度的宏观力学分析很难解释由材料变化到结构变化的复杂发展过程,有必要从多尺度的视角研究车桥耦合动载下沥青铺装的力学行为及从材料破坏到结构破坏的跨尺度损伤演化过程。论文的主要工作如下:（1）提出两种综合考虑车桥耦合振动和沥青材料的粘弹性属性的桥面铺装体系动力分析方法:直接耦合法和分离重构法。基于Euler–Bernoulli梁理论,采用Burgers本构关系表征材料的粘弹性属性,应用两种方法分别建立1/4车、粘弹性双层Euler–Bernoulli梁耦合系统。推导耦合系统的动力学方程,采用Galerkin法离散方程,利用三角函数特性及微积分转化关系巧妙化简方程中的非线性项,转化为常微分方程,采用四阶Runge–Kutta法求解梁的动态响应。研究结果表明,两种动力学分析方法在获取粘弹性沥青铺装动力学响应方面是等效的。分离重构法解决了有限元技术很难把车桥相互作用和铺装材料的粘弹性属性耦合在一个铺装系统模型中的难题,为后续车桥耦合作用下粘弹性铺装的动力学行为研究提供了理论基础。（2）基于Euler–Bernoulli梁的研究结论,采用分离重构法,首先构建包含实体轮胎的整车模型,线弹性铺装有限元模型、钢-混凝土工字连续梁桥结构有限元模型,组建耦合系统模型,通过现场桥梁动态测试对耦合系统模型进行修正和调整。然后,采用PARK数值积分获取动态耦合悬架力,施加于粘弹性桥面铺装系统模型上,研究车桥耦合动载作用下粘弹性铺装的动力学行为。同时,研究了车辆在曲线桥梁行驶和多车偏载等特殊情况下桥面铺装的动力响应。（3）采用多尺度计算方法,在宏观力学计算最不利位置取出一段铺装,建立其细观结构模型,研究实际车桥耦合动载作用下铺装层的车辙演化机理。考虑集料的不规则形态及随机分布特性,集料-集料、集料-砂浆、砂浆-砂浆之间的连接分别采用线性模型、改进的Burgers模型、Burgers模型,表征集料的线弹性、砂浆的粘弹性属性。利用运动学及力平衡理论推导了三种模型的宏细观参数转化关系,通过室内沥青蠕变试验最终确定了Burgers模型的细观参数。进行室内车辙测试验证了数值模型的正确性,研究实际车载作用下车辙过程中集料的运动、颗粒之间的接触力变化,揭示了从细观材料变化到铺装结构形成宏观永久变形的跨尺度损伤演化过程。（4）应用基于牛顿第二定律的离散元方法,表征沥青混合料这种多相材料的细观结构,从细观力学的视角探究其裂纹演化机理。采用平行粘结模型描述沥青混合料的粘结属性,基于高清摄像技术和图像处理技术获取集料的形态和空间位置,建立弯曲试件的细观模型进行三点弯曲虚拟测试,揭示了从混合料内部出现微裂纹、微裂纹数目逐渐增加到最终扩展为宏观裂缝的破坏机制。研究发现宏观裂纹萌生于试件底部并向荷载的加载中心演化,主要沿着沥青砂浆内部和沥青-集料的界面扩展。论文研究结论对认识铺装层的损伤演化机理,提高铺装层的动力分析和设计水平提供了一定的理论指导;并为更加准确地评价铺装层的疲劳性能、减少其早期破坏提供一定的基础。