由于π型断面斜拉桥具有施工方便、建设周期短和自重较轻等特点,近年来得到广泛应用。该类桥型主跨通常在200～600m,但由于其主梁为开口截面,具有明显的钝体特性,在风荷载作用下,尾流中易产生周期性旋涡脱落,又因其质量较轻,抗扭刚度较小,气动稳定性较差,以至于该类桥梁在低风速下容易发生涡激振动。虽然涡激振动是一种限幅振动,不会引起结构毁灭性破坏,但其发生风速较低,振幅过大可能引起结构疲劳问题和行人行车安全性及舒适性问题。因此,研究π型断面斜拉桥涡激振动特性及气动抑制措施具有较大意义和实际工程价值。本文结合节段模型风洞试验和数值模拟方法,较为系统地研究了π型断面斜拉桥涡激振动特性及气动抑制措施,具体包括如下几方面内容:(1)对某在建π型断面斜拉桥进行节段模型风洞试验,测得其成桥状态和施工状态涡激振动响应,结果表明:成桥状态竖向涡振振幅与扭转涡振振幅在一定风速区间超过规范允许值,其中-5°风攻角下竖向涡激振动响应最大,而施工状态涡激振动响应远低于规范允许值,涡激振动性能良好。(2)基于风洞试验,建立该π型断面CFD(Computational Fluid Dynamics)二维数值模型,计算分析其静态绕流特性和压力分布特性。由分析可知,在?5°攻角下,断面表面均有显著流动分离与再附着现象,下桥面旋涡尺度随着攻角增大而减小,上桥面旋涡尺度随着攻角增大而增大,尾流中均有旋涡脱落。-5°攻角下,上桥面迎风侧压力变化较小,背风侧压力在小范围波动,而下桥面出现负压,且负压区位置在不断变化。随着攻角增大,上桥面压力逐渐为由正变负,下桥面压力由负变正。(3)采用UDF(User-Defined Functions)二次开发程序嵌入Fluent的方法,对-5°风攻角下π型断面涡激振动进行数值模拟,对其发生涡激振动机理进行分析,并研究附属设施对涡激振动性能的影响,结果表明:在迎风侧分离后,气流在主梁上桥面再附着后未形成旋涡,在背风侧形成局部旋涡区域;下桥面内壁处存在大尺度旋涡,旋涡在向前移动过程中,其分离流对背风侧旋涡发展有较大促进作用,导致尾流中出现周期性旋涡脱落,主梁发生涡激振动;主梁上桥面压力场较稳定,表面压力变化较小,下桥面存在负压区,压力脉动值较大,动力效应明显;无附属设施的施工态主梁表面旋涡形成与发展不充分,尾流中涡量值减小,未形成显著旋涡脱落,表明附属设施存在会使断面尾流中旋涡尺度增大,提高涡激振动幅值。(4)基于对π型断面涡激振动机理分析,选用三道下稳定板、40°尖角风嘴及横桥向长度为0.5D裙板(D为主梁高度)三种气动抑制措施,使用Fluent计算分析不同优化方案抑制效果。结果表明,主梁断面设置三道下稳定板可分隔下桥面空间,在一定程度上扰乱下桥面旋涡发展,降低涡激振动响应最大值约23%,但稳定板对背风侧旋涡形成影响较小,尾流中仍有周期性旋涡脱落,主梁涡激振动幅值仍然较大,表明三道下稳定板对π型断面涡激振动抑制效果有限。(5)主梁断面加装40°尖角风嘴后,可增强主梁断面流线性,使气流过渡更加平滑,对尾流旋涡有较好破坏作用,背风侧风嘴处仅有少量分离泡产生,且尺度显著减小,主梁涡激振动响应幅值降低约80%,且发振风速略有增大,涡振性能有较大改善。(6)主梁加装0.5D长度裙板后,旋涡形成、发展与脱落过程没有受到干扰,涡激振动响应与原始断面几乎相同,表明该裙板对涡激振动没有抑制效果,原因考虑为裙板横桥向尺寸太小,未在旋涡脱落核心区产生作用。将裙板横桥向长度延伸至1.5D后,裙板将背风侧上下气流分隔,引导其平滑过渡,尾流中无法形成大尺度旋涡,涡激振动响应幅值降低约77%,表明裙板横桥向长度对抑制涡激振动影响较大,选取合适长度可有效抑制π型断面涡激振动。