桥面铺装是桥梁上部结构的重要组成部分，由于桥面铺装的受力状态不同于一般的路面结构，而在实际的桥梁设计中又往往忽略这部分的受力对整个桥梁结构的作用，除此之外各种外在因素，如施工技术，过早通车，超载等，都对桥面铺装结构造成不同程度的损害。因此，桥面铺装的早期破坏现象屡见不鲜，这种病害在高速公路桥梁上更为明显，也成为高速公路健康运营的巨大障碍，针对这个亟待解决的问题，本文主要做了如下工作： 首先对河北、北京等地的多条高速公路进行了广泛调研，总结了高速公路桥面铺装的主要设计方案以及在实际运营中所产生的病害，分析产生各种病害的原因和力学机理。 其次，采用三维有限元方法，通过有限元软件建模计算，研究了桥面铺装体系在车辆荷载作用下的力学特性和分布规律。以及在不同参数变化条件下，铺装层的力学反映。 最后，根据前期有限元结果对各种因素影响下的桥面铺装结构进行疲劳分析，总结各种条件下其疲劳寿命的规律。同时，对沥青混合料进行疲劳实验研究，提出相关对策。 本文研究表明，铺装层的弹性模量、各层厚度、荷载的位置以及严重的超载作用都对桥面铺装结构有不同程度的影响；以及在这些因素影响下桥面铺装的疲劳寿命会有显著变化。以此作为桥面铺装体系设计和施工提供理论依据，达到改善铺装层受力和延长铺装层使用寿命的目的。