在水泥混凝土桥面板上直接铺装沥青混凝土是桥面铺装的一项重要课题。目前,研究的重心集中在铺装结构设计与铺装材料选择。在铺装层结构设计时,先分析桥梁结构力学特性,再分析桥梁和沥青铺装层在车辆荷载下的力学特性,从而提出沥青铺装层的受力特性与荷载、温度、气候、铺装层材料各因素之间的对应关系。在材料设计时,主要考虑材料的水稳定性、抗疲劳性能、高温稳定性、低温抗裂性及层间粘结强度等。本文通过理论分析、室内试验和实体工程验证,进行系统研究,通过调研国内外桥面铺装常见结构及材料,针对长沙福元路湘江大桥桥梁的叠合梁结构,拟定三种不同的方案,通过力学分析,分别计算沥青层厚度对最大剪应力的影响、防水粘结层模量对最大剪应力的影响、不同结构层的最大剪应力,推荐了防水粘结层模量为70~200MPa,环氧沥青层合理厚度为3.5cm~5.5cm。通过室内试验提出环氧沥青混合料材料要求,设计配合比,并与SBS改性沥青混合料、浇注式沥青混合料、SMA沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、耐腐蚀性、老化性能进行了对比研究。同时也对国产环氧、美国环氧和日本环氧进行了抗疲劳性能、低温抗裂性和抗水损性能的实验研究。结果表明,环氧沥青混凝土性能均较高,各项性能纵向横向均对比后,其综合性能最优。对比分析SBS改性乳化沥青、SBS改性沥青、环氧沥青粘结料和FYT防水材料四种防水粘结层材料的力学性能。得出环氧沥青作为粘结材料时的剪切强度和拉拔强度均要明显大于其他几类材料;且环氧防水粘结材料具有满足通车荷载要求的抗剪切与抗拉拔强度。综上所述,结合力学分析和室内试验结果,从结构和材料的角度等方面考虑,推荐长沙市福元路湘江大桥桥面铺装方案为:环氧沥青防水粘结层+3.5cmEA-13环氧沥青混凝土(玄武岩)+SBS改性乳化沥青粘层+4.5cmSMA-13改性沥青混凝土(玄武岩、SBS改性)。对其施工工艺进行了研究,提出了施工注意事项及检查验收标准。