随着经济社会的发展,人们对于建筑的要求也越来越高,越来越多外形新颖的结构不断涌现。作为一种便于受压的结构体系,拱结构在桥梁工程中得到了广泛的应用,从我国古代的石拱桥,到现代化的大跨度拱桥。另外,圆柱的气动特性在风工程领域得到了系统的研究,但对于椭圆形截面,由于影响参数多,其气动特性研究还不够系统。本文以一个长短轴比为4:3的椭圆形截面观光拱为工程背景,对该椭圆形截面和拱结构进行了系统的测压和测力风洞试验,研究了该椭圆形截面和拱结构气动力特性,并对该椭圆形截面拱结构的风致响应进行了分析。主要工作内容如下:(1)制作了一个长短轴比为4:3的椭圆形截面柱的试验模型,布置了3圈周向测点,并在模型顶部安装端板,进行了测压风洞试验,试验风速范围为5~22m/s,研究了均匀流场作用下该椭圆形截面的气动力特性。首先,研究了该椭圆形截面在不同风向角下的平均风压系数周向分布,并讨论了雷诺数对其平均风压系数分布的影响,结果表明:长轴迎风(0o风向角)时,表面风压分布与亚临界雷诺数区圆柱较为一致;当风向角较大时,平均风压系数分布受雷诺数影响显著。然后,研究了典型风向下的脉动风压系数分布规律,结果表明:脉动风压受雷诺数影响较大。最后,研究了平均升、阻力系数、Strouhal数(St数)的雷诺数效应,结果表明:随着风向角增大,平均阻力系数呈减小趋势;椭圆形截面的St数小于圆形截面的St数。(2)以某长短轴比4:3的椭圆形截面观光拱为工程背景,制作了该结构的测力和测压刚性试验模型,几何缩尺比分别为1:300和1:150,并分别进行了刚性模型测力和测压风洞试验,研究该结构的表面风压系数、平均气动力系数和Strouhal数等气动特性。结果表明:该拱结构各截面气流分离较为一致;体轴下的平均阻力系数小于圆形截面的平均阻力系数;0°风向下,横风向漩涡脱落频率对应的St数为0.124,小于圆形截面的Strouhal数(0.20)。(3)以该椭圆形截面观光拱刚性模型测压风洞试验的数据为基础,采用Midas有限元商业软件的频域和时域分析方法,研究了该拱结构的风致响应规律,并对其典型风向角下的共振风速进行估计。结果表明:顺风向平均位移响应要远大于横风向平均位移响应,而横风向脉动位移响应要大于顺风向脉动位移响应,横风向加速度响应大于顺风向;垂直拱轴方向最大位移响应发生在60°风向角;该拱结构在设计风速范围内不会发生涡振现象。