1、大跨度橋梁由于柔度很大，對風荷載非常敏感，在風的動力作用下會產生較大的變形和振動。在沿江、沿海這些風速較大的地區(qū)修建跨江、跨海鐵路大橋時，必須綜合考慮風和列車荷載對橋梁的動力作用，以確保橋梁結構及列車運行安全。隨著橋梁跨度的增大，非線性因素也愈加明顯，這就給本已經非常復雜的風一車一橋系統(tǒng)研究增加了難度。本文在綜合國內外關于車橋耦合振動及橋梁抗風研究的基礎上，考慮大跨度橋梁的幾何非線性因素，建立了風―列車―橋梁體系非線性動力分析模型，以綜

2、合考慮風荷載和列車荷載對橋梁的動力作用。全文內容主要包括以下五部分內容：
　　1.結合國內外大跨度橋梁的修建情況，對不同結構型式的大跨度橋梁發(fā)展史及現狀進行綜述，回顧了車橋系統(tǒng)動力相互作用、橋梁風致振動以及各種型式大跨度橋梁的非線性研究情況?？偨Y了當前研究的特點，在此基礎上闡述了將風、列車和橋梁統(tǒng)一為一個交互作用、協(xié)調工作的耦合振動系統(tǒng)進行研究的必要性。
　　2.研究了列車變速行駛情況下的車橋耦合振動問題，通過共振曲線解釋了

3、車輛變速運行時橋梁位移極值的變化規(guī)律。計算結果表明，車輛變速行駛與勻速行駛時相比較，橋梁的位移時程曲線振動趨勢沒有變化，橋梁的最大位移相差也很小，因此為簡化計算，不必考慮車輛的變速作用。
　　3.通過分析脈動風的特性，采用諧波疊加法對大跨度橋梁的風場進行模擬，考慮作用在橋梁上的靜風力、抖振風力和自激風力，作用在車輛上的靜風力和抖振風力，采用具有27個自由度的四軸列車車輛模型，分別建立了橋梁廣義坐標及考慮非線性因素的動力分析模型，形

4、成了風―列車―橋梁系統(tǒng)相互作用分析模型，編制了相應計算程序，并簡單介紹了編程過程中能夠提高計算效率的一些技巧。
　　4.將所建立的風―車―橋模型應用于九江長江大橋三拱連續(xù)鋼桁梁部分的動力響應研究。對橋梁進行模態(tài)分析，得到了其各階自振頻率及主梁節(jié)點振型。通過逐步施加不同的風荷載，計算了靜風荷載和脈動風荷載對橋梁的作用效應；分析了風速變化對橋梁振動時程曲線及振動響應極值的影響；綜合考慮了風速變化和列車速度對橋梁振動的影響。通過計算得出

5、以下結論：
　　(1)靜風荷載使橋梁位移偏向一側，而脈動風荷載使其在靜風位移的基礎上呈現波動趨勢；
　　(2)橋梁的豎向位移極值隨著風速的增加而減小，橫向及扭轉位移極值均隨著風速的增加而增大，橋梁的振動加速度均隨著風荷載的增加而加??；
　　(3)車速及風速變化對橋梁的振動響應極值均有較大影響。
　　5.以移動車輪-簧上質量的車輛模型為基礎，考慮橋梁結構的位移與應變的非線性關系，推導了簡支梁橋廣義坐標下的動力平衡微

6、分方程，采用Newmark積分與直接迭代法進行求解，并以某公路簡支梁橋為例進行計算驗證。在此基礎上探討了非簡支梁橋在列車移動荷載作用下的非線性振動響應研究方法，作為后面采用復雜車輛模型作用下大跨度橋梁非線性振動計算的基礎研究。計算了九江長江大橋吊桿初始內力及結構大位移非線性的影響。然后考慮懸索橋結構的幾何非線性因素，以主跨1120 m的五峰山懸索橋設計方案為例，進行了風車橋非線性振動響應計算。研究了非線性因素、風速與車速變化對懸索橋振動

7、的影響，并與九江長江大橋大跨度鋼桁拱橋振動響應進行比較。通過計算得到以下結論：
　　(1)懸索橋纜索結構在自重和恒載下的初始內力會明顯增大結構剛度，使其各階自振頻率提高，但不影響其振型。
　　(2)懸索橋結構的幾何非線性因素沒有改變橋梁節(jié)點位移及加速度時程曲線變化趨勢，但由于幾何剛度的存在，使各項振動響應極值有所減??；
　　(3)靜風荷載使橋梁結構向一側偏移，脈動風荷載使其在靜風位移的基礎上產生波動，風荷載產生的作用效

8、應對九江長江大橋和五峰山懸索橋的一致；
　　(4)風速增加后，懸索橋的振動呈加劇趨勢，風速變化對其橫向及扭轉位移、加速度產生很大影響。當風速增大到一定程度時，會使懸索橋的豎向振動加劇，對其豎向振動響應也產生較大影響，這點與九江長江大橋的計算結果不同；
　　(5)車速變化對橋梁的各項振動響應均有所影響，特別是對橋梁豎向位移的影響比較明顯。而橫向、扭轉位移及加速度則對風速變化比較敏感。
　　(6)大位移非線性的影響會隨著位