CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)具有抗拉强度高、自重轻、抗疲劳、耐腐蚀等优异特性,作为拉索材料可以减轻桥梁跨度增大导致的钢拉索垂度效应明显、承载能力低的劣势和疲劳-腐蚀耦合作用对拉索服役寿命的影响。由于CFRP材料是各向异性,横向力学性能远低于纵向纤维方向,故传统钢拉索的锚固方法对CFRP拉索的锚固并不理想。迄今为止,许多学者对CFRP拉索锚固系统进行了广泛研究,但同时满足短期和长期使用要求的锚固系统还很少,能够成功应用到工程上的更少。因此,有必要进一步对CFRP拉索锚固系统进行开发和研究,尤其是对于多根大吨位的CFRP拉索。本文以大吨位CFRP拉索锚固问题为主线展开,主要研究内容与结论如下:(1)开发了一种分段变刚度粘结挤压型锚固系统。建立了3D精细化仿真模型,模拟了锚固系统荷载传递介质分段刚度、几何参数和界面参数变化对锚固区拉索力学性能的影响。基于37根CFRP筋平行拉索锚固系统的数值分析和实验数据,建立了以荷载传递介质中最小抗压强度为优化控制目标的评估体系,并对承载力为500-2000吨级锚固系统设计参数进行了预测。结果表明刚度梯度变化有助于明显减缓锚固区拉索径向和剪应力集中,并使其应力分布相对平缓。钢套筒内壁粗糙度降低和内锥度减小,有利于荷载传递介质整体楔进,从而增加拉索的锚固力。钢套筒长度和荷载传递介质加载端半径增加,有助于降低锚固区拉索径向和剪应力峰值。钢套筒壁厚的增加对锚固区拉索应力影响不大,但对于自身环向应力具有明显降低的作用。得到500,1000，1500，2000吨级锚固系统建议设计参数,通过拟合方程可以对500-2000吨级的锚固系统进行初步设计。(2)开展了CFRP拉索(37@4mm)锚固系统静力性能实验研究。介绍了拉索锚固系统的建造技术,测试了不同荷载传递介质轴向抗压强度,研究了筋材径向抗压强度随径向位移的关系。分析了拉索锚固系统的破坏模式,并对其锚固效率进行了评价。研究了自由段拉索的荷载应变关系、锚固区拉索的应力和位移分布、荷载传递介质楔进和拉索径向应力的关系。验证了有限元仿真结果的准确度。结果表明:分层浇筑技术有助于增强荷载传递介质的密实度。荷载传递介质的抗压强度是锚具设计控制因素,而不是CFRP拉索的横向抗压强度。CFRP拉索径向抗压强度与径向位移的关系为正相关。静载实验的破坏模式为纤维炸裂,锚固效率均值达到了97%。拉索同步受力性能良好,锚固区拉索的应力和位移分布平缓,拉索径向应力随荷载传递介质的楔进而逐渐增大。实验值与有限元仿真结果有较高的拟合度。(3)研究了拉索锚固系统的长期性能。首先以应力上限45%fu、200MPa应力幅和频率4Hz为荷载工况,对拉索锚固系统进行了抗疲劳性能实验验证。然后基于应力上限45%fu,频率2Hz,分别对高应力幅(500、700、900 MPa)的拉索锚固系统进行了实验探究,并进行了寿命预测。主要分析了拉索锚固系统的损伤演化模式,研究了疲劳荷载对拉索刚度和强度、锚固区拉索应力、荷载传递介质楔进、钢套筒轴向和环向应力的影响。结果表明拉索锚固系统能够承受200万次荷载循环,并且拉索和锚固区不产生任何宏观裂缝。与初始性能相比,拉索刚度和强度保留率分别达到95%和96%,具有较高的安全储备,能够满足桥梁在静力和疲劳荷载作用下的服役要求。锚具组件在疲劳载荷作用下相对位移变化很小,荷载循环对锚固区拉索的剪应力影响较小。实验拟合方程表明该锚固系统在200MPa应力幅下疲劳寿命可以达到1.26亿次,满足200万次疲劳荷载循环只需要设计应力幅小于473MPa。(4)基于设计的大跨斜拉桥,对不同安全系数下考虑垂度效应的CFRP、BFRP和钢拉索的疲劳寿命进行了评估。首先,通过对车辆特性统计分析,研究了拉索在设计服役期内的疲劳循环周期。通过有限元分析,确定了桥梁受力最不利拉索及其应力幅。然后建立了等效转换的联合算法,对基于设计应力和服役期的拉索进行疲劳寿命评估。最后提供了满足100，200，300年设计寿命,CFRP、BFRP和钢索的建议设计安全系数。结果表明:在车辆荷载作用下拉索在100年内可承受约1.14×109次荷载循环。在中跨位置C130是受力最不利的拉索。该拉索的等效应力幅几乎是实际应力幅值的12倍。安全系数与疲劳寿命的关系可用抛物线方程表征。CFRP拉索疲劳寿命随着安全系数的增加趋势远高于BFRP和钢拉索。当安全系数为2.55时,CFRP和BFRP拉索的疲劳寿命几乎是钢拉索的3倍和1.4倍。针对100年疲劳设计寿命,建议CFRP，BFRP和钢拉索的安全系数分别为2.55,3.27和3.64。CFRP拉索采用安全系数为3.54时,可以满足300年的疲劳使用寿命,在大跨度斜拉桥上优势明显。(5)初步设计了主跨为2056米的大跨度斜拉桥并建立了仿真模型,在合理成桥状态下布置车道荷载,并对拉索、主梁、主塔的内力和位移进行了分析。针对斜拉桥上全部CFRP拉索进行了安装参数计算。采用悬链线理论和非线性有限元分析相结合的方法对斜拉索进行了模拟分析。以最长拉索为例,对CFRP和钢拉索的安装参数进行了对比分析。主要研究参数为主塔和主梁上的锚具修正角、拉索两端的索力差值、拉索受荷索长和垂度。结果表明主塔锚固点与主梁锚固点的差值,采用CFRP拉索是钢拉索的1/6。锚具修正角与拉索长度为正相关,并且CFRP拉索锚具修正角仅为钢拉索的1/4,更利于拉索安装。CFRP拉索应用于大跨斜拉桥在施工安装方面具有优越性。