随着高速公路、铁路建设的发展,科技的不断进步,新材料的开发与应用,以及桥梁施工技术的提高,桥梁结构逐步向大跨、轻柔方向发展,车辆行驶速度和载重也相对越来越大,这些因素将导致车辆与桥梁结构之间的动力相互作用问题愈加突出,结构振动响应也更为复杂。再者,伴随着大跨度重要节点桥梁的增多,行车密度的加大,使得地震、撞击等偶然强激励作用下重载、高速车辆(列车)恰好在桥梁上行驶的几率大增,此时的车-桥耦合动力系统将发生空间运动,大跨度桥梁结构将产生相对于大地的瞬间动态刚体平动+刚体转动+弹性变形,若仍采用传统惯性参考系下的静边界条件建立车-桥耦合动力学模型,具有一定的局限性。有鉴于外界强激励作用下大跨度桥梁结构所具有的独特空间运动特性,本文基于非惯性参考系建立了三维欧拉梁的车-桥耦合动力相互作用模型,将车辆荷载简化为1/4车模型,利用Hamilton变分原理、车辆动力平衡关系以及车辆与桥面的接触关系建立了车-桥耦合系统在空间运动中的一般非线性动力学控制方程,然后应用振型分解法、伽辽金积分及Runge-Kutta法对方程进行了求解。通过算例对由外部偶然强激励作用下简支梁桥发生相对竖向转动、水平转动以及竖向平动状态下的振动响应问题进行了研究,探讨了桥梁跨长、行车速度、车辆刚度、车辆阻尼、桥面不平顺等参数对车-桥耦合系统振动响应的影响;最后对竖向平动与水平转动、竖向转动与横向平动两种空间运动的耦合效应进行了分析,发现竖向平动与水平转动之间的耦合效应对车-桥系统竖向振动影响显著。