高速公路长大纵坡桥面铺装处的沥青路面,在车辆载荷的作用下,其非均布载荷在沥青混凝土面层内产生较大的剪应力,而沥青混合料的设计并未考虑剪应力,这是桥面铺装层出现大面积破坏的原因。沥青混合料多功能剪切仪正是为了解决这一问题而设计开发的。本文研究设计了沥青混合料多功能剪切仪的机械系统和数据采集系统,并开发了系统应用软件。生产了实际样机,应用于沥青混合料剪切实验,完全满足了实验要求。获得的实验参数对沥青混合料的设计和沥青混凝土铺装层病害预防有重要的指导意义和实用价值。在机械系统的设计研究中,本文经过分析对比常见的剪切加载模式,结合本实验的具体要求,确定了沥青混合料试样的垂直加载模式、剪切模式、剪切力的动力来源和传动方案,实现了沥青混合料的水平剪、垂直剪和斜向剪三种剪切模式。在数据采集系统的设计研究中,选用了YZC-219压力传感器采集剪切力。数据采集卡采用了高精度的ADUC824单片机和CP2101芯片桥接器的设计,再通过USB串口与上位机实现数据的通信。单片机程序对数据采集卡的各元件进行控制,将采集到的剪切力数字化之后按照一定的协议发送给上位机。基于VB6.0软件编写了上位机的应用程序,实现了对采集数据的实时显示和曲线显示,并且能够对数据和曲线保存。本仪器的特点是:结构合理、紧凑、易实现多种剪切模式,无级变速,数据测量精度高、实时性好、反应迅速,可以快速地测量出不同沥青混合料的剪切参数。通过实际运用,对大量的沥青混合料试样的剪切实验可以确定各种因素对混合料的抗剪性能的影响,为沥青混合料设计提供了基本参数。