大跨度悬索桥正朝着轻柔化方向发展,其对风荷载的敏感性日益显著。近年来,台风等极端风灾害频发,且呈现出明显的非平稳特性。台风环境下大跨度悬索桥的风致动力行为越趋复杂。然而,传统桥梁抖振分析方法以平稳随机过程假设为基础,其难以准确预测桥梁的抖振响应。因此,有必要在平稳抖振分析的基础上,结合桥址区台风风环境的时变特征,加强对台风作用下大跨度悬索桥非平稳抖振响应的研究,以进一步改进传统的桥梁抖振分析框架,从而提升大跨度悬索桥在台风作用下风致抖振响应的预测精度。本文紧紧围绕台风和桥梁抖振响应的非平稳特性,开展了台风作用下大跨度悬索桥非平稳抖振时域模拟与分析,主要研究内容包括:(1)大跨度悬索桥动力特性分析。以润扬悬索桥为背景,根据其结构设计参数,建立了该桥的三维有限元模型。在此基础上,采用子空间迭代法计算了桥梁前30阶模态参数,并选取典型模态参数与缩尺模型实测值及第三方有限元计算值进行了对比验证。对比表明,所建立的有限元模型可较好地反映桥梁的实际动力特性,可用于该桥的非平稳抖振时域模拟与分析。(2)台风非平稳特性实测分析。采用小波变换法提取了实测非平稳风速的时变趋势,并对比分析了基于平稳与非平稳风速模型的脉动风紊流强度、阵风因子、紊流积分尺度等参数。在此基础上,着重研究了脉动风速的平稳功率谱密度及非平稳演变谱密度,以广义风谱模型为基础采用非线性最小二乘拟合,获得了实测顺风向和竖向脉动演变谱模型,并与平稳风谱模型进行了对比。(3)大跨度悬索桥三维非平稳脉动风场模拟。基于所获得的顺风向/竖向演变谱模型,采用POD法进行了互演变谱密度矩阵元素的时频谱解耦,进而以谐波合成法为基础模拟了大跨度悬索桥的三维非平稳脉动风场。同时,从演变谱与相关性两个方面验证了所模拟的三维风场的有效性和可靠性。(4)大跨度悬索桥非平稳抖振时域模拟与分析。基于桥梁非平稳抖振分析框架,考虑气动自激力和结构非线性等因素,开展了台风作用下润扬悬索桥非平稳抖振响应时域模拟。在此基础上,采用平稳分析理论计算了桥梁抖振响应,并将其与非平稳抖振响应进行了对比,揭示了台风作用下大跨度悬索桥抖振分析考虑非平稳特征的重要性。