桥面铺装层的早期损坏已成为影响公路交通正常运行的主要因素之一。本文结合目前内蒙地区公路桥梁的应用现状，分析桥面沥青铺装层早期病害的形成机理，优化桥面沥青铺装层的材料组成与结构组合设计，提出北方寒冷地区水泥混凝土桥面沥青铺装层的技术要求，为北方寒冷地区公路水泥混凝土桥面沥青铺装层结构设计与施工提供理论依据。 在分析研究水泥混凝土桥面沥青铺装层早期病害形成机理及受力特性的基础上，结合北方寒冷地区的气候条件，优选出适宜于内蒙古茂力格尔特大桥的桥面铺装结构，提出其沥青铺装上、下层的厚度分别为40mm、60mm。运用现象法原理及耗散能疲劳理论，对单独上、下面层小梁以及上面层+下面层复合小梁的疲劳性能进行了研究，结果表明在5℃、15℃下复合梁的n值均介于单独上面层和单独下面层小梁之间，但其疲劳寿命均小于单独小梁，这说明复合梁的疲劳寿命能更真实的模拟桥面铺装结构的实际受力情况。 结合北方寒冷地区的气候条件，对水泥混凝土桥面沥青铺装层的材料组成与结构组合设计进行优化，并采用复合车辙试验来评价沥青混合料的动稳定度，最终研究得出桥面铺装层材料宜采用聚酯纤维增强沥青混合料，采用普通沥青时，铺装层宜采用AC-16+AC-13，采用改性沥青时，铺装层宜采用AC-16+SMA-13。根据内蒙地区的温度特点，研究得出Burgers模型可描述内蒙古地区桥面用聚酯纤维沥青混合料的粘弹特性，并建立了相应的流变模型，北方寒冷地区桥面铺装材料蠕变劲度模量随时间的变化关系可以由幂函数形式S（t）=Bt（-m）来表征。 在大量试验研究的基础上，针对内蒙地区桥面沥青铺装层所处的环境特点，提出了北方寒冷地区桥面沥青铺装层用沥青混合料设计、施工控制的工程矿料级配范围，制定了相应的施工工艺，并在合理选择和设置拌和设备、摊铺设备和碾压设备的工作参数的基础上，提出了北方寒冷地区桥面沥青铺装层施工质量控制方法。