沥青混合料的疲劳破坏和永久变形是目前我国高等级公路沥青路面的最主要、危害最大的两类破坏，其直接影响路面使用寿命和路面服务质量，尤其在我国高温多雨地区疲劳破坏现象与车辙较为严重。本文针对高温多雨地区的气候特点，结合陕西汉中高温多雨地区耐久性沥青路面结构与材料研究课题，通过理论分析和室内试验研究对沥青面层混合料的疲劳破坏和永久变形规律进行分析。在不同温度条件下进行了ATB-30沥青混合料考虑水-温综合作用的劈裂疲劳试验；进行了SMA-13、AC-20、ATB-30三种不同类型沥青混合料三轴重复加载蠕变试验，得到相应的永久变形变化规律，试验结果能为沥青路面使用寿命的预估提供依据。主要研究成果如下：①通过沥青路面在有水环境中疲劳损坏机理分析，确定以对试件完成一次冻融循环来模拟沥青路面受水的影响。②在15℃、25℃两种温度下对ATB-30进行模拟有、无水环境的劈裂疲劳试验，通过试验结果分析沥青混合料在水-温综合条件下的疲劳特性，得到不同温度下的应力疲劳方程和应变疲劳方程。③建立了基于修正Burgers模型的能反映路面受车辆重复荷载效应的沥青混合料本构模型。利用1stopt软件对变形和荷载作用次数的试验数据进行拟合，得到不同试验温度下的沥青混合料粘弹性力学流变参数。④在不同温度和偏应力下对三种沥青混合料SMA-13、AC-20、ATB-30进行三轴重复加载蠕变试验。对结果数据进行插值拟合，得到了不同温度下的“循环次数-偏应力-永久变形量”三维曲面，实现了因试验数据不足而对其余试验条件下永久变形规律的预测。