摘要
随着科学技术与工程技术的不断发展，我国桥梁建设事业取得了巨大成就。桥梁跨度被不断的刷新，同时，桥梁在施工和运营阶段对复杂自然环境的抵抗能力也越来越强，大跨度跨海桥梁便是这类桥梁的典型代表之一。大跨度桥梁多采用斜拉桥或悬索桥，斜拉桥与悬索桥可统称为缆索体系桥梁，前者整体刚度较大，抗风稳定性好，后者跨越能力大，施工难度较小，而斜拉-悬索协作体系桥梁可将前两者的优势结合起来，在我国跨海桥梁建设中更具有优越性。斜拉-悬索协作体系桥与斜拉桥和悬索桥相比在荷载分布和传力途径上均有所不同，尤其在风浪场共同作用的复杂环境中，其动力响应问题更为突出，因此，研究风浪联合作用下大跨斜拉-悬索协作体系桥梁的动力响应是很有必要的。抖振是大跨桥梁风致振动中发生频率较高的振动。在风浪联合作用下，计算桥梁抖振响应需要考虑风浪场的耦合。本文以某超大跨度公铁两用斜拉-悬索协作体系桥梁为工程实例，研究了桥梁在风浪联合作用下的抖振响应。主要研究内容包括： （1）根据桥址处水文资料拟定本次研究的波浪参数，在流体计算软件FLOW-3D中建立数值水槽，对斜拉-悬索协作体系桥梁下部复合基础所受波浪力进行计算。 （2）依据桥址处气象资料确定桥梁所处风场的基本参数，对斜拉-悬索协作体系桥梁三维风场进行简化，采用谐波合成法实现桥梁脉动风场的模拟。通过风洞与浪槽联合试验获得分体式三箱主梁在风浪耦合场中的气动力系数，并利用CFD数值模拟得到主塔、辅助墩和主缆的气动力系数。 （3）基于大型有限元软件ANSYS建立斜拉-悬索协作体系桥梁全桥有限元模型，并求解其动力特性。利用风浪耦合场中及CFD数值模拟获得的气动力系数将抖振力和气动自激力时域化，并同静风荷载、波浪荷载一道加载至桥梁有限模型相应节点进行抖振响应分析。 （4）分析了单风、单浪和风浪联合作用时桥梁的抖振响应差异，发现主梁主要发生横弯，其抗竖弯性能和抗扭转性能较好；主梁受风荷载影响较大，而主塔主要受波浪荷载影响。 （5）对比了不同波浪类型与风联合作用下桥梁抖振位移响应结果，发现随机波与风联合作用时桥梁位移响应更大；研究了波高（有效波高）对桥梁抖振位移响应的影响，发现主梁横桥向和扭转向位移响应受波高影响较大，竖桥向影响较小；分析了主梁气动力分别取其时程曲线峰值平均值、整体平均值和谷值平均值时主梁的抖振位移响应规律，发现不同气动力系数的取值对主梁横桥向位移响应影响较小，对主梁竖桥向及扭转向位移响应影响较大。
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