随着公路交通建设的不断发展，桥梁结构是公路交通必不可少的组成部分，然而大多数研究者通常仅关注桥梁结构的本身，而忽视对于桥面铺装结构的研究，缺乏专用的设计理论，也缺乏专门的设计规范。桥面铺装结构的破坏问题已成为道路建设领域中一个亟待解决的问题。因此，本文在现有研究的基础上采用数字图像处理技术、力学性能试验和桥面铺装试验段工程对桥面铺装结构体系进行深入的研究，力求为桥面铺装结构的设计和施工提供一定的指导。工业CT无损检测和图像处理技术拥有方便快捷、操作简单灵活的特点，在工程领域有着广泛的应用。本文结合桥面铺装结构试件的数字图像，分析数字图像处理的方法与应用。应用工业CT对铺装结构试件进行扫描，获取批量数字图像。通过对图像进行阀值分割和特征提取分析铺装结构的二维组成特性，论述从二维断层图像面空隙率计算三维空隙率的方法，进而计算不同铺装结构的空隙率。对比分析不同铺装面层粘结层界面的灰度分布情况，得到粘结层界面位置的密实程度特征；分析面层集料的分布状态。利用试件的CCD数码照片对桥面铺装结构体系进分析，根据粘结层边界链码从微观尺度定量评价粘结层界面的粗糙度。采用有正压力的剪切试验和拉拔试验评价采用不同铺装面层与桥面板处理方式时铺装结构的力学性能。试验结果表明：桥面铺装结构的拉拔强度和剪切强度会随温度的升高而降低，当铺装层的强度小于粘结层材料与桥面板的粘结强度时，破坏发生在铺装层范围内。结合桥面铺装试验段工程评价细粒式超薄防水调平层的工程应用效果，检测结果显示铺筑调平层后铺装层与桥面板的粘结强度并无明显的变化。