近年来我国公路桥梁建设快速发展，桥梁结构不断创新，大跨桥梁已很普遍，但桥面铺装的设计与施工仍沿用依据经验而建立起的传统做法。传统的水泥混凝土桥面铺装多采用水泥混凝土铺装层或沥青混凝土铺装层，不仅自重较大，同时由于未进行专项设计，其力学状态也不明确。采用超薄结构可以降低原材料的用量，同时便于维修，符合可持续发展的社会需求。因此，本文针对超薄桥面铺装进行深入研究。　　 首先，应用ABAQUS有限元程序，建立桥梁整体模型，考虑在荷载作用下整桥变形以及温度应力对桥面铺装体系的影响；然后将整桥最不利荷载作用部分单独取出，将整桥模型中的结点应力和位移作为局部模型分析的边界条件，建立局部桥面铺装模型，对铺装层模量、厚度以及粘结层模量及其厚度进行敏感性分析。　　 其次，以断裂力学为基础，借助有限元方法，建立裂缝扩展的有限元计算模型，分析在对旧桥面铺装进行加铺时，旧铺装层已存在的裂缝对加铺层的影响，研究在行车荷载和温度荷载的作用下，不同宽度的裂缝和不同的加铺层厚度对加铺层裂缝扩展的影响。研究表明，低温是引起裂缝扩展的主要因素。随着厚度的增加裂缝尖端的应力强度因子呈下降趋势，对于薄层铺装来讲，则需要较高的抗裂性。　　 然后，先定性地分析纵坡段桥面铺装病害的原因，再运用有限元软件定量地分析纵坡段车辆对桥面铺装的影响。引入动荷载，分别计算桥面在静载和动载作用的力学相应，研究表明动载对桥面铺装体系受力更不利。进而分析刹车、超载和高温等因素对桥面铺装的抗剪稳定性的影响。　　 同时，总结不平整度的影响因素，并分析引起不平整的主要原因。根据摊铺机的结构和找平原理，结合薄层桥面铺装的特点，做一定的假设，推导了薄层桥面铺装不平整度的传递规律。根据相关规范对桥面铺装平整度的要求，给出不同摊铺厚度时，对原始桥面平整度的要求。　　 最后，总结前人的桥面铺装结构组合设计方法，分析这些设计方法的合理性。结合本文的静力学分析结果、裂缝扩展研究、纵坡段分析和不平整度推导的结果，推荐出适用于超薄桥面铺装的结构组合方式，并根据超薄桥面铺装的要求，给出推荐材料。