沥青路面作为高速公路主要结构形式，由于公路交通流量的增加、车辆的巨型化、超载现象等影响，沥青路面车辙病害突出。论文在河北省交通运输厅科技项目资助下进行了如下工作。首先设计了室内、室外和仿真三大实验，通过对主要实验仪器性能的分析和室内外的大量实验得到第一手科学数据。其次通过分析高速公路路用材料性能的影响因素及交通荷载，得到环境温度、车辆荷载、渠化交通、行车速度是影响材料性能主要因素；同时通过对材料性能和交通荷载与车辙的相互关系分析，确定了形成车辙的主要影响因素；再次通过对车辙病害的形成原因及分类的分析，分析了车辙的形成机理，得到了车辙形成机理图，并对常用的三种车辙防治方法进行类比分析。综合考虑交通环境、成本等因素，确定了采用外掺抗车辙剂为较优选择，并通过对国内常用抗车辙剂的对比分析，确定外掺剂的型号。还通过大量的实验与分析，结合地壳原理，提出了基于地壳原理的路面结构优化设计，并得到添加车辙王的70号沥青混合料比SBS改性沥青混合料的动稳定度提高了47.9%；同时在实验中还发现当混合料的碾压方向与荷载行走方向垂直有关，提出了基于室内试验的垂直碾压法。通过对优化的路面结构设计采用ANSYS建立模型分析其应力、应变和弯沉值，得到沥青路面的抵抗疲劳开裂的性能、路面结构抗剪性能序列；并计算得到路表下3cm～14cm剪力最大值区；最后通过对路面结构层、材料性质、施工工艺及交通条件的分析，结合可靠性原理，运用层析分析法得到了影响路面可靠性的指标，以分析可靠性与指标的相互关系为基础，采用多元统计分析法建立了基于路面可靠性的关系模型。并通过对依托工程铺筑试验路大量的实地数据采集与分析，得到了摊铺温度、拌和温度、运输距离、碾压次数为关键技术因素，并结合实际施工经验确定了混合料的施工关键技术。