加劲梁窄悬索桥结构由于跨越地形能力卓越、内力分布均匀合理、结构经济美观等优点,经常建于地形复杂、条件恶劣的环境中。加劲梁宽度一般设置为2m到5m之间,且随着跨径的继续增大,整体结构的高跨比和宽跨比急剧降低,使得窄悬索桥竖向与横向刚度减少。因此,桥梁整体结构的动力稳定性较差,在外部荷载激励下极容易产生较大振幅,降低了行人车辆的舒适度。综上所述,抗风设计对加劲梁加劲梁窄悬索桥极其重要,然而目前国内对这类桥梁结构设计的专门规范和规范条文都不够充分,深层次的窄悬索桥风致振动特性研究也较为匮乏。本文以湖北兴山县勾儿滩悬索桥为工程背景,勾儿滩加劲梁悬索桥位于湖北省兴山县古洞口水库,桥梁全长185.4m,桥跨布置采用(15.5+150+15.5)m。主桥为主跨150m地锚式单跨双铰悬索桥,成桥状态下主缆失跨比为1/15,桥梁全宽4.0m,路面宽度3.5m,宽跨比为1/37.5。首先开展加劲梁窄悬索桥风场的理论分析与数值建模,然后建立窄悬索桥精细化有限元计算模型,再对勾儿滩窄悬索桥进行静动力特性分析、静风稳定性分析和抖振响应分析,最后考虑抗风缆、主缆垂跨比、加劲梁宽度和中央扣等参数,研究各类结构参数变化对静动力特性、静风稳定性和抖振响应的影响。结合以上工程背景,本文展开的主要研究内容有:1)采用谐波合成法模拟脉动风速函数,并用FFT转换技术进行加速。基于MATLAB数学编程软件,对加劲梁窄悬索桥风场进行数值建模,并对模拟出的脉动风速与脉动风功率谱进行有效性检验。风荷载共包括静风荷载、抖振力与气动自激力。静风荷载由设计基准风速求得,抖振力由顺风向脉动风速与竖风向脉动风速求得,气动自激力主要考虑加劲梁结构的气动刚度与气动阻尼,采用ANSYS中MATRIX27矩阵单元进行模拟。2)运用有限元计算分析软件ANSYS,基于悬索桥力学分析理论,建立不同抗风缆、垂跨比、加劲梁宽度和中央扣的窄悬索桥有限元计算模型。3)以主缆矢跨比、抗风缆、加劲梁宽度、中央扣等为分析因素,对加劲梁窄悬索桥进行静动力特性分析计算,对比分析结构参数变化对窄悬索桥静、动力特性影响,静力分析包括:主缆、加劲梁应力、桥塔底部轴力。动力特性计算包括:窄悬索桥结构自振频率、模态振型。总结出一些窄悬索桥的力学特点。4)静风稳定性以侧倾失稳临界风速和扭转发散临界风速作为判别指标,评估抗风缆、矢跨比、加劲梁跨度以及中央扣对结构静风稳定性的影响,分析加劲梁窄悬索桥的失稳发展路径与失稳机理。5)基于ANSYS中APDL语言编写功能编制窄悬索桥三维抖振时域分析程序;分析窄悬索桥的抖振响应,并对比分析矢跨比、抗风缆、加劲梁宽度、中央扣对窄悬索桥风致振动响应的影响。本文的研究内容是对目前加劲梁窄悬索桥风致振动特性研究发展的有益补充,对实际工程应用具有重要意义,特别是对某些风场条件恶劣的江河湖海、山区峡谷等环境下的加劲梁窄悬索桥的抗风设计与建设具有重要的借鉴意义。