大跨度桥梁非线性颤振理论与试验研究

目前，在线性颤振设防标准下，大跨桥梁的设计与建设成本巨幅增加，严重阻碍了大跨度桥梁的进一步发展，亟需研究大跨度桥梁的非线性颤振特性并构建相关非线性颤振分析理论，为后颤振设防标准的构建提供理论依据。该研究发展了基于自由振动风洞试验识别幅变颤振导数的方法，建立了多/全模态耦合三维非线性颤振频域快速分析方法和能够考虑气动与结构双重非线性效应的三维时域分析方法，拓展了桥梁断面节段模型大振幅非线性颤振研究的风洞试验技术。基于发展的非线性颤振分析方法，以国内某四主缆双层桁架主梁断面悬索桥为背景，研究了该桥主梁断面的非线性颤振特性，量化了竖向自由度对该断面非线性颤振的影响，探究了多模态耦合效应对该桥非线性颤振的影响规律，发现了几何非线性效应诱发的超谐共振行为，并据此揭示了几何非线性效应对该桥非线性颤振的影响机制。该文方便读者对非线性颤振理论与分析方法有比较全面的了解，研究可为今后建立大跨桥梁的韧性抗风设计标准提供理论支撑和技术保障。