長跨橋樑三維風振分析（簡體書）

風致振動問題對于長跨橋來說至關重要。橋梁風工程經過幾十年的發展，在對風振現象本身的研究，以及發展解析與試驗相結合的方法解決顫振、抖振和渦振問題等方面均取得了長足的進步。在三維隨機風場的測量與統計方面也已有了相當的積累。所有這些成果為三維抖振分析奠定了堅實的基礎。直到Jain等將多模態方法擴展到抖振和顫振分析之前，單振型抖振分析方法一直占據主導地位。盡管傳統方法引進了正交三維振型以考慮振型間的氣動與機械耦合，但在體系與形式上都不能與現代結構有限元模型構成匹配關系。孫東科所著的《長跨橋梁三維風振分析》基于傳統氣動理論，并結合有限元法提出了用于求解復雜結構顫振和抖振問題的理論模式體系。該模式體系具有傳統模式體系所不具備的優點，特別是當其與隨機振動虛擬激勵法相結合，用于求解抖振響應時，克服了傳統方法難以逾越的困難。
《長跨橋梁三維風振分析》首先將虛擬激勵法引入風工程，求解一座大型起重機的抖振問題；并基于計算結果分析了該起重機的使用舒適性以及疲勞壽命。第二，針對長跨斜拉橋和懸索橋提出基于有限元模型的顫振與抖振分析理論模式體系。該體系在結構有限單元范圍內考慮自激力和抖振力，即：結構的氣動阻尼矩陣和氣動剛度矩陣由各單元氣動阻尼矩陣和剛度矩陣組裝而成；結構的抖振力功率譜由各單元等效抖振力功率譜矩陣組裝而成。結構各部分風力之間的相互作用、振型間的氣動與機械耦合、結構性質的非連續性、氣動中心與質心的偏差、非零攻角和非零偏向角等，都可以在這種體系下自動考慮。顫振分析中，通過引入參考折減頻率來考慮風場的非均勻性。抖振分析中，虛擬激勵法結合振型疊加法用來高效而又精確地求解結構的隨機抖振響應。基于這種理論模式體系，橋梁抖振與顫振分析已成為常規有限元靜力與動力分析的自然延伸。各分析過程取得了形式與體系上的統一。第三，本書將所提出的顫振與抖振分析方法用于香港青馬懸索橋，深入研究了包括主板、主索，以及主塔在內的全橋三維抖振響應。抖振分析表明：自激力顯著影響主板響應；多振型扭轉與豎向響應遠遠超過單振型扭轉與豎向響應；主板的抖振帶動主索的抖振，而且主索的抖振也在一定程度上影響主板的橫向抖振。顫振分析表明：青馬懸索橋各振型間具有很強的耦合顫振傾向。第四，構造了統一風振分析理論框架，并提出兩項用來提高抖振分析效率的計算方案。這些方案的有效性通過本書計算實踐得以驗證。
本書提出的方法已在計算機上實現，具體分析過程包括：(1)有效攻角分析；(2)對離散風力系數、氣動導數試驗數據的處理功能；(3)三維顫振分析；(4)三維抖振分析。