桥面铺装结构长期承受车轮荷载、梁体变形和环境温度等多种因素共同反复作用,在复杂应力的作用下,铺装层的结构破坏已经成为高速公路主要病害之一,严重影响了行车安全和交通运输效率,造成了巨大的经济损失。本文依托江西省井睦高速公路水泥混凝土桥梁建设工程,建立五跨连续T梁弯桥的整体模型,运用子模型方法综合考虑影响铺装层受力的各种因素,对山区弯坡水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装层的受力状态展开了系统的分析和研究,为铺装层的结构设计提供了理论依据。第一,总结了水泥混凝土桥面沥青铺装层的常见病害类型,并对其产生破坏的原因进行分析,提出了铺装层相应的设计控制指标。第二,基于热传导理论,针对低温、常温和高温三种不利温度状况,对桥面铺装层进行了温度场计算与分析,并研究了气温、太阳辐射和风速变化等因素对桥面温度场的影响规律。第三,分析了交通荷载和温度荷载作用下桥梁整体变形对铺装层的影响,并进行弯桥与直桥的对比分析。在整体分析的基础上,运用子模型方法,考虑铺装层材料模量随温度变化,按照不同温况条件,研究了在车轮局部垂直荷载和水平荷载共同作用下铺装层的受力特性,并考虑了桥梁纵坡、水平力、铺装上下层材料和铺装上下层厚度变化对铺装层受力的影响规律。第四,基于热弹性力学理论,按照极限状态的设计方法分别对低温、常温和高温状况下桥面铺装层的温度应力进行计算分析,并研究了上下面层厚度和材料模量对铺装层最大温度应力的影响,根据热线弹性理论将荷载和温度的耦合效应简化为应力的叠加作用。第五,在混凝土桥面沥青铺装层力学分析的基础上,对沥青铺装层进行各控制指标的预估,并针对沥青铺装层常见病害类型的相应控制指标,提出混凝土桥面沥青铺装层的结构设计方法。