桥梁作为公路交通运输网中重要的枢纽和节点，起到至关重要的作用。由于实际应用中往往由于结构组合形式、荷载、环境和振动、大挠度变形等特殊使用条件，导致桥梁铺装结构使用寿命往往远低于一般的路面结构。本文采用理论分析、室内材料试验和实体工程验证的方法进行研究，理论分析中，采用有限元通用分析软件ANSYS，建立桥梁上部结构与铺装系复合结构分析模型，重点分析沥青混凝土层厚度、层间黏结状态对应力、应变分布状态的影响，并以此为基础提出桥面铺装结构形式的依据。室内材料试验中，通过提出新的级配设计和最佳配合比设计方法，实现按照桥面铺装使用功能进行材料设计的目标，针对桥面使用过程中典型损坏特征，重点进行抗车辙能力，水损害能力和层间抗剪能力的评价。通过研发包含桥梁上部结构与铺装系沥青混凝土层复合结构实体模型的动态测试方法，结构响应的初步测试，并与有限元模型建立的理论结果进行比较和修正。根据水泥混凝土桥、沥青铺装层结构和材料特点，制定对应的施工工艺。并通过实体工程验证各项工艺措施的合理性和有效性，完善桥面铺装施工技术方法。最终，提出了基于功能需求的水泥混凝土桥面倒装式沥青混凝土铺装结构，骨架‐嵌挤型级配的构成和设计方法，基于最紧密嵌挤状态的沥青混合料最佳油石比确定方法，并且建立了桥面铺装系单元足尺结构试验平台，提出了基于单元足尺桥面结构模型的桥面铺装系力学响应试验测试方法。