风屏障属于桥梁的附属结构,可以与主梁相连接置于防撞护栏外侧,但是大部分风屏障则直接与防撞护栏相结合,形成一个防护整体,从而起到加大防撞护栏的高度或减小透风率的效果。设置风屏障可以有效地遮挡来流,降低车辆风荷载。然而,当箱梁表现出更多的钝体特性时,其气动稳定性也随之下降。因此,有必要综合考虑行车安全及桥梁颤振性能,对风屏障形式进行优化。在西部山区,来流风攻角较大,需要提高其在山区的适用性。本文以西部某大跨度钢箱梁悬索桥为研究对象,进行了如下研究:首先,关注桥梁结构的气动稳定性,采用CFD数值模拟方法,研究了钢箱梁悬索桥的流场特性及颤振稳定性,并从能量输入的角度对不同风攻角下的颤振机理进行了解释。其次,关注桥上车辆的行车安全性,研究了风屏障对桥面风场、车辆气动力系数及行车安全的影响,提出了风屏障防风效果的评价指标。研究结果表明:减小桥面防护体系的透风率后,加劲梁截面的钝体特性增强,来流受到风屏障的严重遮挡,在其背后形成了漩涡,且随着风攻角的增大而增大,车道上方的横桥向风速减小。增加桥面防护体系高度后,防风高度更高,但是低空的防风效果不如减小透风率。安装风屏障后,大货车的侧力系数和侧翻力矩系数显著降低,行车临界风速提高,且行车临界风速随风攻角的增大而增大。最不利攻角为-5°,这是由于在负攻角来流下,风屏障对来流的遮挡作用较小,车辆的侧力系数相对较大。再次,研究了车辆防风措施对桥梁结构气动稳定性的影响,计算了加装风屏障后桥梁在不同风攻角来流下气动力及颤振稳定性的改变,确定其最不利工况,作为评价风屏障抗风性能的指标。研究结果表明:增加桥面防护体系的高度对桥梁颤振性能的影响十分有限。减小桥面防护体系的透风率对-5°风攻角来流下的颤振性能的影响很小,但是在0°和5°风攻角下,桥梁的颤振性能大幅度降低。最后,基于均匀设计方法,通过RBF神经网络预测了不同风屏障方案对车辆防风效果和桥梁抗风性能的影响,在满足颤振检验风速的基础上寻找车辆行驶临界风速最大值,得到可以使行车安全和桥梁颤振性到兼顾的风屏障形式,最终选定方案为:透风率为62%,高度为2.85m。安装风屏障后,在0°攻角和正攻角来流下,桥梁的颤振临界风速有所降低,但仍然高于颤振检验风速。但是行车临界风速明显增大,尤其是在-5°攻角来流下。整体上看,防风效果显著提升。