随着桥梁跨径的不断增长,传统钢拉索由于自重大、垂度效应明显、承载效率低等缺点,限制了超大跨桥梁跨径的提升。同时传统钢拉索的疲劳强度不高、耐腐蚀性能差,钢拉索的寿命在疲劳与腐蚀的耦合作用下大大缩短,影响了钢拉索的长期服役性能。纤维增强复合材料(Fiber-Reinforced Polymer,简称FRP)由于具有轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀等优异的力学性能与化学性能,近三十年来广泛的应用于土木工程结构加固和增强领域,FRP拉索作为FRP材料最有效的应用方式之一,能够充分发挥其质量轻、抗拉强度高、抗疲劳、耐腐蚀的优势,规避FRP材料各向异性的劣势。当FRP拉索应用于超大跨桥梁结构,不仅能够有效减轻拉索的自重、增大超大跨桥梁的跨径,而且还能有效的提高拉索的长期服役性能,FRP拉索为改善超大跨桥梁的短期、长期性能提供了一个有效的途径。FRP拉索应用于超大跨桥梁,能够实现超大跨桥梁的轻量化,然而目前对FRP轻量化超大跨桥梁力学性能研究不足,特别是由FRP轻量化引起的振动问题还有待深入探讨。由于作用机理较为复杂,拉索振动特性与阻尼性能的研究需要在试验的基础上进行,但是由于目前缺少超大跨桥梁FRP拉索的应用实例,目前FRP拉索振动特性与阻尼性能的研究分析主要采用半经验半理论的方法,缺乏试验的支持与验证。同时如何兼顾整桥的力学性能与经济性能,优化FRP轻量化超大跨桥梁的结构设计,建造跨径更大材料利用效率更高的桥梁的问题也亟需解决。本文围绕超大跨桥梁FRP轻量化的上述问题,采用理论分析与实验研究相结合的方式,从整体结构性能、经济性能评价以及拉索振动特性三个方面开展研究,具体的研究内容与成果包括：(1)基于相似准则,选取苏通大桥中两根最具代表性的斜拉索为原型,设计并按照自由衰减振动法进行了钢拉索、CFRP拉索与BFRP拉索的模型振动试验,拉索振动试验的结果证明,设计的拉索模型振动试验,能够有效的模拟实际拉索的振动特性。而且拉索面内振动试验的阻尼分析结果表明,FRP拉索面内振动的模态阻尼比大于钢拉索,证明拉索的轻量化有利于提高其面内的减振耗能性能。此外拉索面外振动试验的阻尼分析结果证明,拉索的面外振动阻尼比与自振频率成反比。基于能量耗散理论以及模态振型曲率法,修正了拉索模态阻尼比的计算公式,然后根据修正公式计算了FRP拉索的动态应变阻尼能系数,结合拉索振动的试验结果,证明了以动态应变阻尼能系数为指标,评价不同材料拉索阻尼特性的可行性。(2)通过模型振动实验研究了一种新型FRP自减振拉索的振动特性与阻尼性能,振动试验结果的对比表明,FRP自减振拉索能够根据拉索振幅的大小调整自身的阻尼特性,实现FRP拉索的自减振性能。同时基于阻尼耗能理论与粘弹性阻尼理论提出了FRP自减振拉索的模态阻尼比的计算方法,通过理论计算结果与实验结果的对比证明,本文提出的计算方法,能够有效的预测FRP自减振拉索的模态阻尼比。(3)通过不同材料FRP拉索关键的力学性能参数与经济性能参数的分析,确定了不同材料FRP拉索的合理适用跨度区间,提出了一种将不同材料FRP拉索在同一桥梁不同跨度区域混合布置的斜拉桥设计方案。并以主跨为2038m的某跨海大桥为例,对FRP混布拉索斜拉桥的静、动力性能,以及经济性能进行研究,分析结果表明,FRP混布拉索斜拉桥方案能够满足超大跨斜拉桥的静力结构设计的要求；而且能够有效的提高整桥的自振频率,减小桥梁地震位移响应,并提升整桥的抗风稳定性；同时拉索的全寿命周期成本分析结果表明,在满足超大跨桥梁结构要求的设计方案中,FRP混布拉索斜拉桥的经济性能最优。(4)基于FRP混合布置拉索的斜拉桥设计方案,以苏通大桥为原型,按照相似准则,提出了FRP混合布置拉索模型桥的设计方案,按照刚度相似、质量相似的要求,对加劲梁、索塔、拉索、桥墩等模型桥的主要构件进行了详细的设计,并根据倒拆法对FRP混布拉索模型桥进行了施工分析,为FRP混合布置拉索斜拉桥的实际施工分析提供了参考。(5)以主跨为3300m的超大跨悬索桥为例,通过有限元分析,研究了不同材料FRP拉索(尤其是混杂FRP拉索)超大跨悬索桥的静、动力性能：与传统钢拉索悬索桥相比,FRP拉索能够增大悬索桥的极限跨径,提高拉索的承载效率,提高拉索的材料利用率,进而优化整桥的静力学性能；而且拉索的轻量化能够提高了超大跨桥梁的自振频率,提升整桥的抗风稳定性；同时自重小、阻尼性能良好的FRP拉索还能够有效的减小整桥的地震响应,提高桥梁的抗震安全性。超大跨悬索桥不同材料拉索的全寿命周期成本评估,基于第一座进行主缆全面维护的福斯公路桥的维护成本分析进行,分析结果表明FRP拉索由于具有良好的抗疲劳、耐腐蚀性能,应用于超大跨悬索桥能够有效的提升超大跨悬索桥的经济效益。最后对本文的研究成果进行了概括总结,梳理了论文的主要创新点,提出了研究中存在的问题以及进一步的研究内容。