本文借鉴航空领域中的三维抖振分析理论,建立了考虑紊流三维效应的大跨度桥梁抖振分析方法。在此基础上提出了一种在紊流场中直接识别桥梁断面二维气动导纳的试验方法;应用该方法识别了典型桥梁断面的二维气动导纳。根据三维抖振分析方法,并考虑不同类型桥梁断面的抖振阻力非定常特性,提出了一种便于工程应用的分模态求解桥梁顺风向等效风荷载的方法。本文主要研究内容包括以下五个方面:1.回顾了大跨度桥梁抖振研究历程和计算理论,论述了气动导纳以及抖振力跨向相关性的研究现状,介绍了等效静力风荷载的计算方法以及目前在大跨度桥梁中的应用,探讨了现有抖振理论和等效静力风荷载方法中存在的问题。2.基于Ribner三维气动力理论,提出了广义三维二波数抖振力谱模型,建立了考虑紊流三维效应的大跨度桥梁抖振频域分析方法。针对具有不同主梁断面的大跨度桥梁成桥态和施工态,研究了不同跨宽比、不同平均来流风速、不同紊流积分尺度以及不同结构阻尼比条件下紊流三维效应对抖振响应的影响;通过与不考虑紊流三维效应的传统抖振理论计算结果相比较,指出了传统抖振模型的适用范围和条件。3.提出了一种能够在三维紊流场中直接识别桥梁断面二维气动导纳的试验方法。根据现有不同断面的二波数气动导纳模型,通过二波数谱分析,考察了在不同积分尺度紊流场中采用片条假设计算不同展宽比的桥梁节段所受抖振力点谱的精度,研究了影响片条假设计算精度的关键参数,并详细介绍了所提出的识别桥梁断面二维气动导纳的方法及步骤。4.根据提出的桥梁断面二维气动导纳识别方法,通过节段模型测力法在格栅紊流场和尖塔紊流场中对流线型箱梁、边主梁以及桁架梁的二维气动导纳进行了试验识别,并提出了相应的经验模型。同时研究了平均来流风速、风攻角、节段模型展宽比以及紊流场积分尺度对识别的不同桥梁断面二维气动导纳的影响。此外,将得到的典型桥梁断面二维气动导纳函数与目前大跨度桥梁抖振分析中常用的Sears函数和Davenport函数进行了比较和分析。5.提出采用分模态法求解大跨度桥梁顺风向等效风荷载。将各阶模态下主梁的等效风静力风荷载组合得到总的等效静力风荷载;每一阶模态下的等效静力风荷载由该阶模态下的风振动力系数和空间相关性折减系数来描述。为了方便工程应用,分别给出不同桥梁跨径、不同自振频率、不同地表类别、不同平均风速、不同阻尼比和不同型式主梁的风振动力系数和空间相关性折减系数经验公式。最后通过数值算例验证了本文方法的可靠性。