本文通过对陕西省高速公路车辙病害的调查分析,对较好路段及车辙严重段的级配曲线和混合料组成的分析,得出车辙病害的主要原因在于级配不合理,车辙的类型主要是失稳性车辙,剪切流动变形是永久变形问题的主要发生机理,所以提高混合料的抗剪切流动变形能力是解决车辙问题的关键。通过比较分析沥青混合料高温性的各种试验方法和相应的评价指标,结合车辙病害机理分析,指出动稳定度指标的存在的不足。基于压实理论分析,本文首次提出了“综合稳定系数CSI”的概念,作为沥青混合料永久变形评价指标,基于现有车辙试验设备,给出了综合稳定系数的计算公式。该指标综合考虑了压实过渡期和压实稳定期的变形,能更好的评价沥青混合料的高温稳定性,并通过分析综合稳定系数与力学指标劲度模量之间的相关性,建立两者之间的关系模型,验证了综合稳定系数的合理性。通过建立散体细观力学模型,推导出散体剪切模量的理论计算公式,通过球体在空间不同排列方式的统计分析,得出了散体相对密度d与单位体积接触面数目N₁/V₁呈线性关系,根据建立的回归模型确定散体颗粒接触面数目,为建立测试粗集料剪切模量的基本方法提供更深层次的力学参考依据。结合逐级填充理论,首次提出了以集料散体的剪切模量为主要控制指标的“多级抗剪密级配”MAS设计方法。保证了设计的级配有最大的抗剪切能力,以提高混合料的高温稳定性。对设计出的多级抗剪密实级配MAS—20进行路用性能检验,选取了的五条很有代表性的级配曲线进行比较分析,试验结果证明了多级抗剪密级配MAS—20的高温稳定性和水稳定性都很好,说明多级抗剪密级配适合于高温多雨地区高速公路中面层的设计要求,印证了MAS级配设计方法的合理性。