疲劳开裂是沥青路面常见病害之一,研究沥青混合料疲劳裂缝的扩展特性对于沥青路面结构设计和养护具有重要意义。现有的沥青混合料疲劳开裂的数值研究大多是通过分析静态裂缝尖端应力强度因子的大小来判断裂缝扩展趋势,不能直观地描述裂缝的动态扩展。近来发展的扩展有限元方法（XFEM）,在模拟裂缝扩展时不需要对网格进行再次划分,也不需要提前定义裂缝扩展路径,可实现裂缝的自动扩展。本文基于断裂能释放率改进的Paris公式,应用扩展有限元方法建立疲劳裂缝动态扩展模型分析沥青混合料的疲劳裂缝扩展过程,该模型将疲劳裂缝扩展分为低速稳定扩展Ⅰ、中速稳定扩展Ⅱ、快速扩展Ⅲ三个阶段。采用含预切口试件的AC-13、AC-20、AC-25、AC-13（SBS）四种材料的半圆弯曲疲劳试验,利用二阶指数增长函数对试验得到的N-a曲线进行拟合,分别得到四种沥青混合料裂缝低速稳定扩展Ⅰ、中速稳定扩展Ⅱ两个阶段的参数c₁、c₂、c₃、c₄。四种沥青混合料中,疲劳寿命越长,其参数c₁、c₄越大,c₂、c₃越小。采用扩展有限元方法对半圆弯曲疲劳试验进行模拟分析,结果表明模拟得到的N-a曲线与试验结果高度吻合,验证了运用改进Paris公式分析沥青混合料疲劳裂缝扩展过程的可行性。基于半圆弯曲试验获得的沥青混合料疲劳断裂参数,应用扩展有限元方法建立半刚性基层沥青路面反射裂缝的疲劳扩展模型,结果表明,上面层疲劳寿命只占面层总疲劳寿命的0.2%,几乎可以忽略不计。表明裂缝一旦扩展到中面层顶面,整个面层抵抗温缩应力的能力基本消失,半刚性基层沥青路面抵抗温缩反射裂缝扩展的面层厚度主要集中在中、下面层。分析路面结构参数对面层反射裂缝疲劳寿命的影响可见,极限断裂能释放率较高和抗疲劳特性较好的沥青混合料具有较长的疲劳寿命,可延缓反射裂缝向面层顶部扩展;沥青面层疲劳寿命随面层厚度增大、基层弹性模量减小而延长;降低基层弹性模量时,裂缝扩展每单位厚度的疲劳寿命会延长,抵抗温缩反射裂缝疲劳扩展的上面层深度也会增加。