在公路桥梁运营过程中，桥面防水层系统一旦失效，就需要对桥面混凝土铺装层进行频繁修补，更甚则需要对整个桥面铺装层进行拆除重新铺装，会造成严重的经济损失后果。因此，桥面防水层铺装的设计对桥面铺装层质量会产生非常重要的影响。
桥面防水系统的设计是桥面防水工程需要考虑的第一个问题。桥面防水就是防止水渗入对于水泥混凝土造成损害，从而损坏桥体结构所出现的。桥面防水系统设计主要包括以下几个方面：
由交通部桥面防水课题组提出，以层间抗剪强度为验算的桥面防水结构设计们可分为以下三步：
(1)防水铺装层层间剪切力的计算。
(2)不同桥面防水涂料的直检试验，并计算得出相应的层间容许抗剪强度。
(3) 剪应力验算要求计算的剪应力不大于相应的容许剪应力。
在桥面防水系统设计中首先需要考虑的因素是确保水不能生日至混凝土表面，以及桥米看上不能长时间出现蓄水问题。因此，在桥面防水设计中必须贯彻防水与排水相结合的原则，以保证水能通过桥面横坡和纵坡以及其它排水措施迅速排除干净。
当桥面防水层设计采用防水卷材时，桥梁护栏和桥面的拐角处需要做成直径为100mm的圆弧，以防止桥面防水层出现粘接不牢或者产生空鼓现象。因为防水涂料表面分子张力的作用，拐角处的防水涂膜一般比较厚，因此在采用防水涂料防水层不需进行特殊处理。
因为水泥混凝土经常接触水，所以在进行会防水设计时，需要选用防水性混凝土，这样可以保证混凝土本身的防腐蚀性能和密实性能。特别是在桥面和下部结构水位浮动的位置。
在进行桥面防水系统的排水工作时，需要格外注意雨水孔与水落管的问题。其主要表现为：当收水口高于水泥混凝土表面且周围混凝土不密实时，则会造成管道周围漏水，收水口就过小，就不能及时将水排走；收水口标高于周围标高时，容易造成积水；若出水管过短，将发生尿檐现象，桥面雨水孔和水落管的设置是非常严格的，但是无论从桥面防水设计还是施工，都经常被忽略，从而导致收水口周围以及边梁外侧混凝土的破坏。
