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斜拉索在自重作用下产生垂度,导致其在梁端提供的竖向刚度减小。垂度效应随着斜拉索索长和自重的增加而增大。对于2000m级斜拉桥,最长斜拉索的长度超过1000m,垂度效应导致的刚度折减将十分显著,使竖向刚度成为设计的控制因素之一。近年来开始应用于土木工程中的纤维增强复合材料(FRP),具有强度高、自重小的优势,并且具有较好的耐腐蚀性和抗疲劳性,是用作斜拉索较为理想的材料。本文基于FRP材料的理论研究成果,探讨四种常用的FRP索应用于2000m级斜拉桥,对于单索和全桥静动力性能的影响,重点分析单索静力刚度、自振特性和全桥竖向刚度。基于计算分析结果,针对主跨超过2000m的超大跨度斜拉桥,提出混合索斜拉桥方案。具体工作与结论如下。第一部分对2000m级斜拉桥跨中部位最长单索进行静动力学计算分析。基于悬链线索刚度计算公式,分析钢绞线索与四种FRP索的有效刚度折减规律；分别绘制了五种斜拉索在索长、倾角和水平投影长度影响下的有效刚度曲线。采用MATLAB求解悬链线非线性方程、ANSYS计算非线性动力特性,对钢绞线索和四种FRP索分别进行了自振特性分析。分析表明,垂度效应导致传统钢绞线索竖向刚度折减率超过40～60%,已不能满足2000m级斜拉桥跨中长索的刚度要求；与钢索和其他FRP索相比,在索长超过600m以后,碳纤维索(CFRP索)具有最高的有效刚度,且一阶自振频率最小。综合单索的静动力性能,CFRP索最适合作为超大跨度斜拉桥长索的材料。第二部分基于有限元计算,初步设计了主跨2038m斜拉桥,并按照等强度替换思想设计了相同跨度的CFRP索斜拉桥。成桥状态的对比说明,CFRP索斜拉桥能够有效降低主梁轴力和主塔压力,并降低索力,提高拉索承载效率。参考规范荷载,结合2000m级斜拉桥特点,分别计算不同集中荷载、均布荷载作用下两桥的竖向位移。计算结果说明,在主跨跨中附近,CFRP索斜拉桥比钢索斜拉桥竖向位移降低10%以上,刚度有明显改善；在主塔附近,CFRP索斜拉桥竖向位移大于钢索斜拉桥竖向位移,竖向刚度有所降低。第三部分基于单索与全桥的刚度分析结果,针对主跨超过2000m的超大跨度斜拉桥,提出混合索斜拉桥思想。在混合索斜拉桥中明确长索与短索的概念与设计方法,初步设计了主跨2038m混合索斜拉桥,并与全钢索及全CFRP索斜拉桥静力刚度进行对比分析。结果表明,混合索斜拉桥在长索部位具备了全CFRP索斜拉桥的刚度优势,在短索部位表现出全钢索斜拉桥的刚度特征。在全桥范围内,混合索斜拉桥方案提高了结构整体竖向刚度。