[摘要]随着交通量的增大，刚性、半刚性基层所带来的面层反射裂缝的增多，路面的损坏由之前单一的车辙问题变得多以疲劳开裂为主、车辙损坏为辅的形式。但无论从混合料性能评价、混合料设计研究，还是路面结构设计，我国目前对混合料的疲劳性能的关注都较为缺乏，再者国内外对疲劳性能研究多集中于基质沥青混合料，对改性沥青混合料的疲劳性能的研究尚不成熟，研究也不能跟上我国高等级公路大量采用改性沥青面层的设计的脚步。本文将针对这些问题，对基质沥青和多种常用改性沥青混合料进行多种因素影响下的全面系统的疲劳性能研究，大致可分为以下七个方面。
首先进行了研究预备，对比了检测精准度和稳定性，选用了气动伺服BFA试验机进行四点弯曲小梁疲劳试验，并通过大量的疲劳试验数据进行数据稳定性分析来确定疲劳破坏标准，即基质沥青混合料选用AASHTO TP-8的Nf50法，而改性沥青混合料选用ASTM D7460的NfNM法；通过影响混合料疲劳性能的混合料指标的相关性研究，选取应变量、沥青用量和空隙率作为疲劳方程的变量指标。
然后通过大量疲劳试验，完成了疲劳方程的回归。包括基质沥青AC13、AC20、AC25、SBS改性沥青AC13、橡胶沥青以及Termianl Blend胶粉改性沥青混合料的基于不同应变、沥青用量和空隙率的疲劳试验，提出各自的疲劳行为方程，且都具有很高的关联度。
进行了应力吸收层混合料的设计。完成SBS改性沥青和橡胶沥青两种沥青的用于应力吸收层混合料设计，用以支撑在混合料设计中考虑疲劳性能的观念。
进行了自愈合补偿效果的研究。选用SBS改性沥青和橡胶沥青两种沥青混合料并进行考虑自愈合下的疲劳寿命研究，考虑不同内外部因素对自愈合效果的影响，在此基础上提出了最为合理和稳定的标准自愈合环境（条件）。并对其他改性沥青在标准自愈合环境（条件）下的进行自愈合疲劳试验，进行考虑自愈合补偿的疲劳性能的全方面对比。
在疲劳性能的研究中实现了Terminal Blend沥青混合料的性能改进。研究Terminal Blend沥青的复合改性效果，给出TB+SBS，TB+岩沥青和TB+PE三种复合改性方法，并提出基于疲劳性能优异前提下的最适合TB沥青的复合改性方案。辅以高温性能研究，将高温性能作为影响疲劳性能的关键影响因素，选用车辙试验，对多维度变量下的沥青混合料进行抗车辙性能的验证，并回归出不同影响因素下动稳定度曲线，参考温度场与剪应力场的关系，提出各层混合料的高温性能辅助指标。
最后给出了基于全文成果的工程建议，对比了不同沥青种类和不同粒径大小的混合料的疲劳性能，给出了基于疲劳性能考虑的两种水平设计流程和一个设计实例，最终提出了在相同体积设计目标下、最优设计下以及相同高温等级下的三种混合料的考虑自愈合补偿的疲劳性能分级方法，并沿用参考温度场与剪应力场的关系和路面结构应变计算，给出了不同层位所适用的混合料疲劳性能分级。
