层间粘结性能不佳导致的层间滑移和拥包是水泥混凝土桥面目前最为常见的早期病害,直接影响桥梁的寿命及使用安全性。本文在国内外学者研究的基础上,以室内试验为基础,研究桥面板粗糙程度、防水粘结材料、试验温度三个因素对层间粘结性能的影响。研究内容及成果如下:（1）试验采用拉毛、抛丸（40）、抛丸Ⅱ、精铣刨四种工艺对C30水泥混凝土板界面进行处理,提取并分析每块板的粗糙度指标,探究桥面板表面处理工艺对构造特征的影响。试验结果表明:摩擦系数、构造深度、灰度2D值、灰度3D值均不能独立表征界面粗糙度。（2）在参照组（未处理）混凝土板与四种处理工艺混凝土板等五种不同粗糙度界面上分别涂刷基质沥青、SBS改性沥青、橡胶沥青三种防水粘结料,铺筑AC-13沥青混合料,形成室内试验桥面沥青加铺层,并进行钻芯取样、烘样、剪切试验和拉拔试验。研究界面粗糙程度对拉拔强度和剪切强度的影响,结果表明:界面粗糙度有助于提高水泥混凝土桥面的层间力学性能;构造深度、摩擦系数、灰度值的单指标与剪切强度和拉拔强度的相关性不高且不稳定;在多指标组合与剪切强度和拉拔强度回归模型中,构造深度、摩擦系数和灰度值的三指标与层间剪切强度和拉拔强度相关性最佳,可作为界面粗糙度表征指标;同时得出五种温度下三种防水粘结材料剪切强度和拉拔强度与粗糙度三指标组合的回归模型。（3）提取防水粘结材料的针入度、软化点、延度、粘度四大指标为控制因素,通过逐步分析法研究防水粘结材料自身技术指标对层间力学性能的影响。研究表明,粘度和软化点可作为技术指标对防水粘结材料进行表征,并得到了软化点、温度、同温度下的粘度与剪切强度和拉拔强度的方程系数。（4）由于防水粘结材料为感温材料,且试验温度对层间力学性能也存在显著影响,因此对温度与层间力学性能试验的关系进行探索。通过线性拟合发现温度与剪切强度和拉拔强度呈现相关性较高的二次曲线方程;对方程进行高温预测表明橡胶沥青和SBS改性沥青比基质沥青更适合作为防水粘结材料。（5）采用逐步分析法、主成分回归法和BP神经网络对层间粘结性能的影响因素进行综合分析,研究了温度、粗糙度和温度对层间剪切强度和拉拔强度的贡献情况;建立了逐步分析法模型、主成分分析模型和BP神经网络模型,将试验测取指标带入模型进行误差分析,提出层间剪切强度和拉拔强度的最佳预测模型。研究结果表明:温度对层间剪切强度和拉拔强度影响最大,粗糙度居中,防水粘结材料最小;相比于逐步分析法模型和主成分回归模型,BP神经网络模型预测层间剪切强度和拉拔强度更为准确。