迄今对大跨度桥梁的颤振研究很少考虑静风非线性效应的影响,而大跨度悬索桥在静风荷载作用下主梁会产生明显的附加攻角并改变结构动力特性,这些非线性效应对大跨度桥梁颤振稳定性的影响程度如何?目前尚缺乏深入研究。本文以深中通道伶仃洋大桥为工程背景,在传统的三维颤振频域分析理论上,发展了考虑静风非线性效应的三维颤振分析方法,并基于全桥气弹模型风洞试验进行了验证。本文主要研究内容如下所述:(1)建立伶仃洋大桥成桥状态以及主梁架设典型施工阶段有限元分析模型,并计算得到成桥状态以及施工各阶段的结构动力特性。(2)对ANSYS商用软件进行二次开发,编制了大跨度悬索桥静风非线性效应分析程序;利用风洞三分力试验获得的伶仃洋大桥成桥状态以及施工状态的主梁静力三分力系数,对其进行考虑结构非线性和静风非线性的有限元分析,得到不同攻角下,主梁各点处随风速变化的静风响应。(3)利用MATLAB软件,编制了大跨度悬索桥多模态颤振频域分析程序;采用分状态强迫振动试验方法测量并识别了主梁成桥状态和施工状态在-1°~8°初始来流风攻角下的颤振导数,在此基础上进行多模态颤振分析,探讨其在不同初始风攻角下发生颤振时颤振特性。(4)通过确定颤振临界风速的上下界,并引入结构变形预条件矩阵和结构动力特性预条件矩阵,在大跨度悬索桥三维颤振频域分析时计入静风荷载产生的主梁附加攻角以及结构动力特性改变双重效应,发展了考虑静风非线性效应的三维颤振频域分析方法。(5)开展了深中通道伶仃洋大桥成桥状态以及典型施工状态考虑静风非线性效应的颤振分析,结果表明静风非线性效应会对大跨度悬索桥的颤振临界风速和颤振形态均产生影响。