根据国内外高速公路所做的调查,沥青铺装层的施工过程中容易出现离析现象,局部空隙率过大的现象由此出现。由于沥青铺装层局部空隙率过大,雨水将下渗至沥青铺装层内部,甚至可能会渗入水泥混凝土桥面结构中,使钢筋面临锈蚀的风险,威胁桥梁结构安全性。另外,架立于空中是桥梁结构区别于路面结构的重要特点,因此桥梁结构受地面温度的影响较小,其上下表面都充分与大气接触,能频繁地与空气进行热量交换。夏天在强烈的阳光照射下,梁体吸收热量,桥面温度远高于空气温度。调查表明,高温季节由于桥面辐射加热作用,沥青铺装层内部相同深度处的温度比路基段沥青路面高出5℃~10℃。因此,桥面铺装体系在行车荷载、雨水和温度的耦合作用下层间粘结丧失导致沥青铺装层频繁出现坑槽、推移、车辙等病害现象。现国内桥面铺装工程主要通过提高材料性能、调整施工工艺来提高桥面铺装耐久性与使用性能,而用优质的材料和好的施工方法往往意味着工程成本的提高,这使工程经费成为了桥面铺装质量的瓶颈。为解决此矛盾,本文从桥面铺装结构的方向进行了研究,提出了设有排水联结层的下层排水式桥面铺装结构。本文在借鉴国外研究经验的基础上,设计薄层大空隙排水式沥青混合料,用作桥面排水联结层。结构如下:在水泥混凝土桥面调平层上铺筑一层防水层,大空隙排水式沥青混合料排水联结层设置在防水层之上,其上再铺筑AC-13沥青混合料。本文采用CAVF法设计大空隙排水式沥青混合料排水联结层,并通过对不同种类岩石的试验比选出适合的材料,提出排水联结层材料性能标准。并通过一种评价混合料的结构类型方法检验所设计的沥青混合料的嵌挤性。本文通过室内试验初步评价设计混合料功能性指标。评价内容包括:观测混合料在不同加载时长下渗水系数的变化;通过室内试验初步预估排水联结层的隔温性能。本文通过室内试验研究排水联结层与水泥混凝土桥面的粘结性能。采用对称层间剪切试验评价排水联结层与混凝土桥面间的剪切性能,通过正交试验方法组织试验,比选出最优的防水层铺筑方案。最后,本文在提出排水联结层的设计方法与材料性能指标的基础上,通过总结分析下层排水式桥面铺装结构的各项室内试验性能,验证了排水联结层的可行性,并推荐一套评价排水联结层性能的方法,可为以后的桥面铺装施工设计提供参考与指导。