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目前,大跨度缆索承重桥梁主要承重构件的缆索基本都采用高强钢材。与钢材相比,碳纤维材料具有强度高、自重轻、抗腐蚀、抗疲劳、耐久性好等优点,特别适合用作要求高强轻质和耐久性好的缆索材料。采用碳纤维索代替钢索,可以减轻桥梁自重,并减小下部结构的规模,增大桥梁的跨径,对降低综合经济指标和施工技术难度都具有十分重要的意义。本文对碳纤维索以及采用碳纤维索的超大跨度斜拉桥和悬索桥的力学性能包括静力特性、动力特性以及抗风抗震性能等方面进行了系统的分析,探讨了碳纤维索在缆索承重桥梁中应用的可能性,研究成果对超大跨度缆索承重桥梁的设计具有很好的理论意义和参考应用价值。首先,通过理论分析,研究了碳纤维索的静力性能(包括索的线形、垂度效应、等效弹性模量、自重应力、极限长度以及承载效率等)和动力特性;其次,基于润杨长江大桥和主跨1400m的斜拉桥设计方案,采用缆索等轴向刚度和等强度的方法,拟定了同跨度采用碳纤维索的悬索桥和斜拉桥方案桥,并采用桥梁结构有限元分析软件MIDAS/Civil、结构三维非线性空气静力分析程序BSNAA以及桥梁空气动力稳定性分析程序BSLFA,分析了缆索承重桥梁的静力、动力、抗震以及抗风等方面的性能,并与钢索情况进行了比较。通过分析和比较表明:(1)与钢索相比,碳纤维缆索具有垂度小、等效弹性模量高、自重应力小、极限长度大和承载效率高以及动力性能好等特点;(2)缆索承重桥梁采用碳纤维索后,特别是缆索截面采用等轴向刚度方法确定时,与钢索情况相比,结构的内力和变形小,自振频率高,并具有更好的抗风稳定性和抗震性能,因此大跨度缆索承重桥梁采用碳纤维缆索是可行的;(3)采用碳纤维索时,缆索截面尺寸应采用等轴向刚度方法确定。