铺装层混合料耐久性不足是我国混凝土桥面铺装面临的主要问题,具体表现为铺装层过早出现车辙、推挤、开裂等病害,严重的甚至会影响主梁结构的安全性。以往工程实践表明,采用铺装层高模量方案是预防早期病害和提升铺装结构使用寿命的理想方法。桥面铺装高模量方案即上下层均采用性能优秀的高模量混凝土,根据各层位发挥的功能,将铺装层分为上层高性能磨耗层和下层永久支撑层,其中高性能磨耗层提供优秀的路用性能,并减小下面层所受应力,对下面层起保护作用,而永久支撑层具有优秀的抗疲劳抗车辙能力,能够为铺装结构提供稳定下部支撑,只需要定期维护磨耗层,避免了结构性重建,从而提高了铺装结构设计年限内的耐久性,提高工程经济性。本文依托河北省京德高速桥面铺装项目,采用有限元模拟和室内试验相结合的方法,对高模量方案在提升京德高速桥面铺装耐久性方面的作用做了详细的研究。首先,本文基于京德高速公路桥梁典型横断面,建立了箱梁和T梁的局部梁段有限元模型。结合对铺装层发生常见病害的调研和荷位分析,确定箱梁与T梁的纵横向不利荷位及特征力学响应指标。并对比分析了在最不利荷位下两种主梁结构下铺装层的受力特点。研究了不同模量组合和荷载水平对桥面铺装特征力学响应指标的影响,结果表明,提高铺装层整体的模量不仅可增加铺装层的抵抗积累永久变形能力,还可降低层间剪应力,增加铺装层与桥面板的整体性。结合依托工程环境和仿真分析结果,考虑到河北省极端最高气温为41℃,以及铺装层病害多发生在低速行驶路段,建议40℃、10Hz条件下铺装上层动态模量大于1200MPa,铺装下层混合料动态模量大于1440MPa。其次,基于市场调研设计了胶粉、SBS、乙撑硬脂酸酰胺（HPT）复合改性的高模量沥青方案,并与高胶沥青（胶粉、SBS改性）以及河北省常用的橡胶沥青进行对比。结果表明,加入HPT改性剂后,沥青的高温性能大幅提升,沥青的针入度下降了12.8%,软化点上升19.7%;HPT改性剂使得沥青的相容性得到了大幅提高,离析（软化点差）从1.4℃降低到0.2℃;高模量橡胶沥青的88℃下的车辙因子是河北常用的橡胶沥青的1.93倍,而前者的低温性能却依然能和河北橡胶沥青维持在一个分级,说明高模量橡胶沥青不仅具有优秀的高温性能,同时也有足够的低温性能,能够适应河北地区的气候。然后,分别针对3种沥青,进行了铺装上下层混合料配合比设计,为了验证ARHM-20级配对高模量橡胶沥青的适用性,引入规范推荐的高模量混合料级配HMAC-20。通过研究混合料的高温性能、低温性能、疲劳性能和水稳定性,发现:高模量橡胶沥青在ARHM-20级配下有更好的性能表现;与施工图方案相比,高模量方案铺装上下层60℃动稳定度分别提升30.7%和30.4%,疲劳寿命（应力比0.4）分别提升25.2%和43.5%,冻融劈裂强度比分别提高了5.3%和5.6%,低温性能分别降低了7.5%和8.3%,总的来说,高模量方案在高温性能和疲劳性能方面有大幅提高,在水稳定性方面也有略有提高,低温性能虽有下降,但仍在规范容许值内。最后,为了对高模量方案的有效性进行验证,进行了沥青混合料动态模量试验,获得不同温度和频率下混合料的模量,发现高模量橡胶沥青混凝土的模量（40℃,10Hz）满足力学相应分析中提出的推荐值。另外还研究了温度和频率对混合料动态模量的影响规律,结果表明:HPT改性剂使得沥青混合料的模量提高了15%到25%;当温度低于25℃时,混合料的动态模量表现出较高的温度敏感性;混合料的动态模量在低频区间内较为敏感,频率越高,模量变化率越低。依据Sigmoidal模型及时间—温度等效原理,绘制了不同参考温度下的动态模量主曲线图,评价了HPT改性剂对沥青混合料动态模量的改善效果。