同沥青路面结构一样,沥青桥面铺装层结构同样存在不容忽视的水损害现象。目前沥青桥面铺装层结构内部动水作用机理尚不完善,并且关于沥青桥面铺装层结构内部孔隙水结冰冻胀现象尚处于探索阶段。本文基于Biot固结渗流理论建立桥面铺装层有限元模型,对不同组合结构的桥面铺装层内部力学响应随车辆荷载作用的时程变化特征进行分析,同时对比优选出抗水损害性能最优的桥面铺装层结构。然后采用力学计算方法推导得出沥青混合料的等效线膨胀系数,将其导入Comsol软件中定量计算沥青桥面铺装层的冻胀效应。本文的主要研究内容如下:（1）采用Comsol软件建立桥面铺装层二维有限元模型,分析了9种桥面铺装层结构（其中包括:AK13、AC16、4 cm密水型高模量沥青砂+5cm AC20、4cm OGFC10+4cm密水型高模量沥青砂、4cm密水型高模量沥青混合料+4cm OGFC、4cm SMA10+4cm SMA13+2cm SBS改性沥青、4cm SMA10+4cm SMA13+3cm SBS改性沥青、4cm SMA10+6 cm SMA13+3cm密水型高模量沥青砂、4cm SMA10+6cm密水型高模量沥青混合料+3cm密水型高模量沥青砂）在动荷载作用下结构内部孔隙水压力、第一主应力、剪应力随时程变化特征,同时通过对比9种结构的孔隙水压力和应力大小优选得出5种较优的典型结构组合。（2）分析模量、渗透系数、加载速度、轴载变化对5种桥面铺装层结构内部孔隙水压力、应力的影响程度及变化规律。在各影响因素合理取值变化范围内,对桥面铺装层动水压力增加影响程度次序为:轴载＞渗透系数＞加载速度＞模量。因此,以轴载变化为基础,对比得出3种更优的桥面铺装层结构形式。多参数协同变化更能反映结构内部动水压力实际情况,因此,建立模量、渗透系数、加载速度协调变化数学模型,分析3种结构的动水压力变化特征。结果表明:单层和双层桥面铺装层随各参数变化表现出线性特征,而三层桥面铺装层结构表现出明显的非线性特征,说明随着结构层数的增加,动水压力变化特征越复杂。同时对比得出抗水损害性能最优的桥面铺装层结构为:4cm SMA10+6cm密水型高模量沥青混合料+3cm密水型高模量沥青砂。（4）在多因素协调的基础上建立三维桥面铺装层足尺模型,分析单轴双轮组及离析对动水压力的影响。结果表明:三维桥面铺装层足尺模型计算结果得出的最优桥面铺装层结构和二维一致,同时当材料发生离析时,铺装层结构内部将产生更大的孔隙水压力,加大了铺装层的水损害。（5）最后,建立饱和沥青混合料空隙水发生相变时的等效线膨胀系数预估方程。在此基础上,采用Comsol软件建立足尺力学模型,针对典型降温条件,对最优的沥青桥面铺装层结构进行数值模拟分析。结果表明:所建立的方法能够有效实现沥青桥面铺装层冻胀效应模拟,孔隙水相变导致的沥青混合料冻胀效应不容忽视。