随着我国经济的不断发展，道路交通量日益增加且车辆荷载日趋重型化，许多水泥混凝土桥面铺装出现了各种不同类型的病害，直接影响了桥面铺装的使用性能，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。如何提高水泥混凝土桥面铺装层的耐久性成为了有效解决水泥混凝土桥面铺装早期破坏的关键和难点。本文以河北省大广高速公路水泥混凝土桥梁桥面铺装工程为依托，在调研国内外水泥混凝土桥面铺装结构组合方案，分析其病害成因的基础上，通过力学分析、材料的组成设计与评价后，提出了经济合理的耐久性水泥混凝土桥面铺装组合方案。　　 首先，在借鉴国内外已有桥面铺装研究成果的基础上，对河北省内典型水泥混凝土桥面铺装进行了病害调查，掌握了水泥混凝土桥面铺装的使用特点，分析了水泥混凝土桥面铺装耐久性的影响因素。　　 其次，采用有限元软件，对不同类型水泥混凝土桥面沥青铺装的受力状态进行分析，结合水泥混凝土桥面铺装的典型病害特征，确定不同铺装的关键控制指标，选取合理的铺装层厚度用于指导铺装层材料与结构的选择与设计。　　 再次，基于病害调查及有限元分析的结果，对沥青混合料进行有针对性的研究，在全面分析高强沥青、改性沥青、橡胶沥青及环氧沥青等四种沥青以及玄武岩、石灰岩等矿料各项性能指标的基础上，选用AC-13、AC-20、SMA-13、ECA-10、EA-13等五种常用级配组成九种沥青混合料，采用多种室内试验全面评价九种沥青混合料的路用性能，比较各性能试验的评价指标，优选出合适的耐久性铺装材料。　　 随后，基于力学分析和耐久性铺装材料研究结果，并通过层间剪切与拉拔试验优选出适用的防水粘结层材料之后，设计了六种不同的耐久性水泥混凝土桥面铺装方案，通过复合结构疲劳试验和动态蠕变试验对所提出的铺装方案的耐久性进行了综合比较分析，并对方案进行了经济性评价，推荐了适用于不同总长水泥混凝土桥面的铺装方案：在500-2000m总长的水泥混凝土桥梁桥面上采用上层AC-13改性沥青混合料，下层AC-13高强沥青混合料的铺装组合；而在2000m以上总长水泥混凝土桥梁桥面上采用上层ECA-10改性沥青混合料，下层EA-13环氧沥青混合料的铺装组合。　　 最后，根据研究成果进行了实体工程的铺筑，对耐久性桥面铺装及防水粘结层的施工工艺进行了总结。