目前常用的桥面铺装材料均有密实不透水的特性,雨天时会在铺装表面形成水膜,水膜的存在可能导致车辆漂移,引发溅水、水雾以及夜间眩光等问题,从而影响车辆行驶。采用透水性沥青混凝土桥面铺装是一种解决此类问题的选择。本文依托G316线高速公路两当至徽县段工程上的典型桥梁,对透水性沥青混凝土桥面铺装的原材料组成及结构性能展开研究。首先,通过室内试验分析了透水性沥青混凝土对原材料性能的技术要求,基于对设计目标的选择、级配组成的设计以及结合料用量的确定等过程的分析,提出了系统的透水性沥青混合料配合比设计方法。试验研究结果表明,透水性铺装中的集料宜采用辉绿岩、玄武岩等中性岩石,高粘度改性剂的种类确定为SINOTPS改性剂,其最佳掺量应为12%。所提出的透水性沥青混合料配合比设计方法中,采用基于贝雷法的级配设计方法时,当确定目标空隙率为20%时,设计密度宜控制在102%左右。其次,通过正交试验设计并进行低温弯曲试验对透水性沥青混凝土低温性能的影响因素进行了分析,得到了空隙率、改性剂掺量、老化情况以及试验温度对透水性沥青混凝土低温性能的影响规律。结果表明,改性剂掺量是影响透水性沥青混凝土低温性能的最主要的因素,其次分别为试验温度和空隙率,老化情况对低温性能的影响最小。通过空隙率的单因素影响试验得到,寒冷地区应用透水性沥青混凝土铺装时空隙率宜控制在20%以内。最后,通过建立依托工程中典型桥梁的桥面铺装体系的有限元模型,分析了铺装层设计参数对其受力性能的影响。结果表明,铺装层厚度的增加以及铺装层弹性模量的变化均会影响桥面铺装层的受力状态;水平荷载的增大将增加铺装层横桥向的疲劳开裂的风险;超载对桥面铺装体系的受力状态影响显著,超载与铺装层受力性能的各项评价指标之间表现出明显的线性相关。