人們最初用天然木材,、石材建造橋梁,，后慢慢發(fā)展到用混凝土、鋼材及特種人造材料,，材料的不斷進(jìn)步推動(dòng)了橋梁工程的不斷發(fā)展,。近年來(lái)，除了致力于如何提高混凝土與鋼材的性能外,，將纖維材料,、智能材料、納米材料等復(fù)合材料如何應(yīng)用到橋梁工程中,，提高橋梁的安全性和使用性,。尤其是，高強(qiáng)鋼絲受拉性能的充分利用,，斜拉橋和懸索橋不斷刷新橋梁的記錄,。

　　懸索橋和斜拉橋是目前國(guó)際上大跨徑橋梁采用的主要橋型，在目前世界上跨度前十的橋梁中,，懸索橋占8座,，斜拉橋2座。橋索是懸索橋和斜拉橋的核心組成部分,。橋索的性能已成為橋梁設(shè)計(jì),、施工、使用壽命和安全性能等方面決定性因素,。

　　橋梁拉索和吊索發(fā)生破壞的主要原因也是銹蝕,，這對(duì)材料的抗疲勞和抗腐蝕能力要求較高。而碳纖維材料具有優(yōu)良的耐腐蝕,、抗疲勞性,、強(qiáng)度、彈性模量等,，故有學(xué)者嘗試將碳纖維增強(qiáng)作為制作斜拉索和吊索的材料,。

　　例如,，建于1996年瑞士著名的Winterthern Storchenbrucke橋中的斜拉索就部分采用了碳纖維復(fù)合材料。該橋使用了2根由碳纖維復(fù)合材料制成的斜拉索,，每根拉索又是由241根5mm的碳纖維復(fù)合材料筋束組成,。

　　碳纖維拉索（CFCC）和增強(qiáng)筋目前還處于開發(fā)階段，正在不斷地應(yīng)用到橋梁工程中,，特別是碳纖維拉索,，在解決斜拉橋/懸索橋的跨度、壽命,、抗風(fēng)雨振動(dòng)方面,，表現(xiàn)出了巨大的潛力。隨著科技的不斷進(jìn)步,，碳纖維復(fù)合材料性能的不斷提高及成本的下降,，其應(yīng)用在拉索和吊索中的比例將不斷提高。

　　迄今為止,，橋梁工程中使用的攬索還普遍由高強(qiáng)度鋼制造,，而新型的CFRP也逐步應(yīng)用到橋梁工程中，對(duì)于傳統(tǒng)鋼索,，CFCC的優(yōu)勢(shì)在于：

　　一,、徐變小和松弛率低。CFCC具有徐變小,，松弛率低的性能,。試驗(yàn)表明，當(dāng)將CFRP筋應(yīng)力水平維持在其強(qiáng)度的60%左右時(shí),，1000h后的徐變幾乎為零,，應(yīng)力松弛不到1%；德國(guó)DSI公司用于DYW1CARB體系的CFRP筋經(jīng)試驗(yàn)得到,，1000h后的松弛率0.8%,，3000h后的徐變?yōu)?.01%。

　　二,、良好的抗疲勞能力,、抗腐蝕能力。橋梁的拉索,，通常要受到風(fēng)載和橋面上的動(dòng)載荷作用,，抗疲勞能力決定了橋梁長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。纖維復(fù)合材料的抗疲勞能力,，取決于其破壞形式,，即從薄弱環(huán)節(jié)開始，逐漸擴(kuò)展到結(jié)合面上,，而這時(shí)纖維與基體的結(jié)合界面將阻止裂紋擴(kuò)展,，碳纖維在這方面的性能尤為突出。已有試驗(yàn)證明,，19根單絲的CFCC在2×10^6次循環(huán)荷載未發(fā)生破壞,，其疲勞強(qiáng)度約為相同條件下鋼索的4倍。

　　鋼材一般不耐酸,，尤其是含有氯離子的酸,，即使含鋁不銹鋼在這種介質(zhì)中，也會(huì)很快被腐蝕,。但CRFP在含氯離子的酸性介質(zhì)中能長(zhǎng)期使用,。耐堿碳纖維制成的復(fù)合材料，還能在強(qiáng)堿介質(zhì)中使用,。CRFP的無(wú)磁性能和良好的防腐性能,，甚至使對(duì)結(jié)構(gòu)采取的防銹蝕措施不再必需，進(jìn)而使維修工作變得輕松,。

　　作為懸索橋的“生命線”,，鋼索因耐腐蝕性差而嚴(yán)重影響懸索橋的使用壽命。而碳纖維復(fù)材索的耐腐蝕性極強(qiáng) ,可很好地適應(yīng)高腐蝕性的海洋大氣環(huán)境,，大大提高橋梁的使用壽命,。

　　三、熱膨脹系數(shù)小,。現(xiàn)代斜拉橋多采用懸臂施工的方法,，施工工程中由于溫差（主要為日照溫差）引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，給施工的連續(xù)性帶來(lái)較大的影響,；同時(shí),，在運(yùn)營(yíng)階段，因溫差所導(dǎo)致的內(nèi)力和變形一樣存在,。用CFCC代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼索可以基本消除拉索變形引起的內(nèi)力和變形,，因?yàn)镃FCC的熱膨脹系數(shù)很低，僅為鋼拉索的l/12左右或更低,。

　　四,、提高橋梁有效承載力和抗風(fēng)雨振動(dòng)性能。得益于CFRP較高的比強(qiáng)度和比模量,，作為懸索橋主纜時(shí),，采用CFRP材料做超大跨徑懸索橋主纜將大幅降低主纜應(yīng)力中的主纜自重應(yīng)力所占百分比，提高活載應(yīng)力所占百分比,，從而提高材料的利用率,，結(jié)構(gòu)的豎彎基頻、橫彎基頻及扭轉(zhuǎn)基頻也隨之大幅提高,。

　　作為斜拉橋拉索時(shí),，CFCC能降低工作時(shí)共振造成的早期破壞的可能性,。此外，碳纖維和基體界面還有吸振能力強(qiáng),、振動(dòng)阻尼大的特點(diǎn),。例如，用同尺寸梁作相同試驗(yàn),，輕金屬合金梁歷9s停止振動(dòng),，面碳纖維樹脂復(fù)合材料梁僅2.5s即停止振動(dòng)。從面CFCC具有更好的抗風(fēng)雨振動(dòng)性能,。

　　五,、實(shí)現(xiàn)更大跨度。重大工程結(jié)構(gòu)中85%以上是自重,，巨大重量意味著結(jié)構(gòu)的高負(fù)荷,、高地震響應(yīng)和高成本。目前橋索都采用鋼絲制成,，由于鋼的材料特性,，鋼索比重大，這將限制鋼索體系橋梁的極限跨徑和承載效率,。

　　碳纖維復(fù)材的容重僅為鋼材的1/5,，與鋼索相比，采用碳纖維復(fù)材索能夠提高懸索結(jié)構(gòu)的極限跨度,，研究表明,，鋼索的極限跨度為7.7km，碳纖維復(fù)材索為 37. 5km,。因此,，橋梁可以實(shí)現(xiàn)更大跨度。

　　2005年,，東南大學(xué)呂志濤院士等主持設(shè)計(jì)和修建了國(guó)內(nèi)第一座碳纖維復(fù)材索斜拉橋,，采用獨(dú)塔雙索面的布置，主梁和橋塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),，拉索全部采用碳纖維復(fù)材索,。

　　2012年3月建成通車矮寨特大懸索橋是位于重慶到長(zhǎng)沙的一座大橋，這座大橋與谷底相差335米,，主橋跨度長(zhǎng)達(dá)1176米,。大橋結(jié)構(gòu)為了應(yīng)付受力荷載問題，采用了碳纖維材料的拉索,。

　　去年12月10日,，聊城市興華路跨徒駭河大橋橋梁主體施工已全面完成，這是國(guó)內(nèi)首座應(yīng)用碳纖維材料斜拉索的千噸級(jí)車行橋,。預(yù)計(jì)今年6月通車,。