中下承式拱桥的吊杆长期处于复杂机械振动和大气等作用下,容易受到疲劳与腐蚀等作用的影响而破坏失效。由于碳纤维(CFRP)的抗腐蚀、耐疲劳等特性恰好可以弥补钢材的这些缺点,因而可考虑将钢受拉构件替换成CFRP构件,避免此类问题的发生,并有效降低使用过程中的维护保养成本。另外CFRP材料高强度、轻质量的特点,满足了设计建造超大跨径桥梁和新型结构形式桥梁的要求。本文主要分析了 CFRP受拉构件的替换对系杆拱桥结构性能的影响,并针对目前CFRP索的材料性能以及在实际工程应用中的问题,提出了相应解决方案。主要内容可包括以下4个方面:(1)总结了中下承式拱桥受拉构件特别是钢吊杆构件存在的主要问题,介绍了近年来国内因吊杆失效破坏而导致拱桥发生坍塌破坏的典型案例,并对CFRP索在桥梁工程中的应用研究进展情况进行了介绍。(2)根据CFRP索与钢索材料性能的差别,以只设置吊杆的有推力拱桥为工程案例,建立拱桥ANSYS有限元模型。以静力分析为基础,研究CFRP索分别采用不同替换原则和替换方案进行替换后拱桥结构静力性能情况,并验证了全吊杆替换和组合方案的合理性和可行性,为进一步拱桥受拉构件替换后的结构性能研究奠定基础。(3)以五缘大桥为工程背景,建立中承式系杆提篮拱桥ANSYS有限元模型,提出并优化适合系杆拱桥的受拉构件整体替换和组合替换方案,对比分析在恒载、车道荷载、温度荷载作用下拱桥的吊杆应力、吊杆轴力以及主梁挠度等静力响应,以及拱桥的动力特性以及拱桥稳定性。(4)针对CFRP索的抗剪性能差,传统钢索的构造与锚固方式存在难以满足CFRP在工程中应用的要求等问题,提出将CFRP叠层销钉式环带构造用于拱桥吊杆中。对CFRP叠层销钉式环带构件的进行了静力与疲劳试验,并对试验结果进行了分析,为CFRP环带构造在实际工程中进一步的应用研究奠定基础。同时,分析了垂度效应对CFRP系杆刚度的影响。