随着现代桥梁技术的发展,斜拉桥和悬索桥成为了大跨度桥梁的主要结构形式。这两种结构形式都具有跨度大,自重轻的优点;但同时也存在这各自的缺点,比如斜拉桥设计计算复杂,施工技术要求高,连接构造复杂等;悬索桥抗振动能力差,索体服役期间不可更换等。国内外桥梁工程师不断地推动跨度的进一步的增长,使得桥梁工程师们面临着传统钢拉索所带来的问题:(1)传统钢拉索自重大;(2)传统钢拉索使用寿命低;(3)传统钢拉索后期维护成本和施工难度高。基于上述传统钢拉索的问题,一种替代钢材新材料——碳纤维增强复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)便能很好地解决上述问题。CFRP具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳等优良性能,当前该复合材料在土木工程已经得到了大力推广,可以用于既有结构的加固与修复,也可作用于大跨度桥梁中发挥该材料的性能优势,特别是用作斜拉桥的拉索和悬索桥的吊杆。本文采用试验研究与理论分析相结合的方法,对CFRP夹片式拉索的疲劳性能展开了研究,主要研究内容及成果如下:(1)通过解析模型初步设计锚具尺寸,然后基于ABAQUS软件,通过理论分析和有限元模拟从锚杯倾角,预紧力大小,接触面摩擦系数等方面入手,探究这些参数对CFRP筋夹片式锚具的锚固性能的影响,并且确定了最优化的CFRP夹片式锚具,然后然后进行了CFRP筋拉索的静力拉伸试验,结果表明该新型锚具的锚固性能良好。(2)本文着重基于S-N曲线(应力水平和疲劳寿命关系曲线)和宏观唯象模型(剩余强度/刚度模型),对碳纤维复合材料的疲劳性能进行分析。本文将通过6组应力幅下碳纤维增强复合材料的拉-拉疲劳试验研究,探讨了复合材料在疲劳荷载下强度和刚度的退化规律。基于此发展规律,本文提出了一个适用于剩余刚度/强度的归一化宏观疲劳损伤模型,并将之与其他研究人员推荐的剩余刚度、剩余强度模型分别进行对比,对比结果表明本文模型较其它模型更准确了描述了试验结果。此外,本文将不同应力幅下剩余刚度/强度发展规律进行比较,从而研究应力幅对碳纤维增强复合材料强度和刚度退化的影响。(3)本文建立了基于剩余强度的宏观疲劳累积损伤模型,此模型可以预测复合材料在不同疲劳载荷作用下损伤发展规律的,同时该模型假设了任意加载循环数的累积损伤与应力水平的关系,可以从已有损伤曲线推导出未测试的应力水平的新损伤曲线,试验表明本文模型与试验结果拟合程度良好,衍生曲线具有一定的精度;同时该模型考虑了疲劳累积准则,可以预测复合材料在多级疲劳载荷作用下的疲劳寿命。本文用了CFRP筋,CFRP层合板和GFRP层合板的疲劳试验数据从多方面来验证所提出损伤模型的可靠性,预测结果良好。(4)本文对三孔8mm的CFRP夹片式群锚拉索进行静载试验和疲劳性能试验,主要研究内容有:(1)群锚静载试验:加载装置的设计,静载试验破坏现象的描述,单锚的锚固性能与群锚的锚固性能的对比;试验结果表明满足静载和疲劳性能的要求;(2)群锚疲劳试验:疲劳荷载水平的确定,疲劳试验破坏现象的描述,探究了寿命不足的原因,疲劳荷载对于整体剩余强度以及单根剩余强度的影响,并探究了第四章中的疲劳损伤模型的适用性。