目前,大跨度桥梁抗风研究主要集中在颤振、抖振方面,对于涡振的相关理论研究还较少。早期的缆索承重桥梁由于桥塔高度偏低、材料选择上多为混凝土等因素,人们往往忽略涡激共振的影响。随着科学和经济的快速发展,桥梁跨径以及桥塔的高度也随之增高。从施工方便的角度考虑,轻质、低阻尼比钢材在桥塔中使用越来越广泛。通常情况下,涡激共振并不会导致桥塔直接被破坏,但它具有发生风速低、频率大的特点,会加速桥塔局部疲劳损伤,降低行车舒适度甚至危及行车安全,进而造成严重的施工和运营安全隐患。因此,钢桥塔的涡激振动问题无论对于理论研究还是工程实践都具有非常大的研究意义。本文以江苏省南京市江北新区溥仪公路西段跨江大桥为工程背景,采用风洞试验与数值模拟相结合的方法,对独柱型钢桥塔的涡激振动响应进行了深入研究,其具体工作如下:(1)在均匀流场下对气动弹性模型钢桥塔进行了 0°、15°、30°、60°、90°五个不同风向角的涡激振动风洞试验研究。对每个风向角下11.25m/s至45m/s下的涡激振动位移时程进行了监测。试验表明:在0°(横桥向来流风)和90°(顺桥向来流风)风向角下发生了明显的涡激共振现象。(2)对变截面的弹性钢桥塔的涡激振动进行了 CFD数值模拟研究,探索出了一套基于双向流固耦合的弹性高耸结构涡激振动模拟方法。结合ANSYS软件与MATLAB拟合得到桥塔振型函数,在计算流体动力学软件基础上进行二次开发,编写UDF程序嵌入到FLUENT中得到弹性桥塔的位移;流场计算则采用“刚性边界层区域+动网格区域”的动网格策略,实现了基于双向流固耦合的弹性高耸桥塔涡激共振数值模拟。结果表明:随着风速的增加,本文提出的流固耦合计算方法成功再现了风洞试验现象,捕捉到了弹性桥塔从“拍”现象到“锁定”再到“拍”的全过程,在锁定区域内桥塔的振动位移远远大于非锁定区域的位移。本文数值模拟的振幅与风洞试验的结果吻合良好,此方法可以应用于类似高耸结构的流固耦合分析,对其结构安全性评估具有重要的意义。