大跨度桥梁具有结构柔、阻尼小等特点,是典型的风敏感结构,抗风稳定性是大跨度桥梁设计的控制性因素之一,流线型箱梁因其良好的颤振稳定性而成为大跨度桥梁优选的主梁形式。随着“一带一路”、“互联互通”等国家战略的推进,西部山区交通网络得到进一步发展,越来越多的大跨度桥梁将修建于山区峡谷等复杂地形地貌区。峡谷桥址区崇山峻岭、沟壑纵横,风环境极为复杂,山区大跨度桥梁的抗风稳定性能将面临更严峻的挑战,其中位于复杂山区的大跨桥流线型箱梁的涡振问题尚未得到充分关注和认识。本文围绕山区常见的大攻角来流作用下流线型箱梁的涡振问题进行了如下研究:首先,开展了山区峡谷桥址区的大攻角来流分析研究。归纳对比了不同桥址区所考察的风攻角范围,并以某峡谷桥址区为研究对象,建立了以桥位为中心的长宽各20km、高度超过15km的地形数值模型,采用数值模拟方法进行了风的攻角特性研究,分析了不同来流风向对桥址区风环境的影响,明确了山区平均风的特性,给出了峡谷内大跨度悬索桥的风参数的合理取值,为后续研究中风攻角的取值提供了参考,并进一步分析了桥址区三维流场分布,探寻了山区风大攻角的形成原因。其次,考察了大攻角来流作用下流线型箱梁断面的涡振性能。发展了较高精度的箱梁涡振数值模拟计算方法,基于SST k-?湍流模型,将结构动力学基本方程与四阶Runge-Kutta迭代方法相结合,通过动网格技术,实现了涡振的数值模拟计算。随后建立了具有较高空间分辨率和模拟精度的数值模型,分析了时间步长和贴壁网格尺寸等参数对数值模拟结果的影响,兼顾计算精度和计算效率,选取了合适的参数。随后根据已有的风洞试验结果验证了涡振数值模拟计算的可靠性,基于此,进一步考察了流线型箱梁断面在大攻角来流作用下的涡振性能。再次,建立了流线型箱梁涡激力数学模型。基于流线型箱梁断面涡振数值模拟结果,获取涡激力并验证了其准确性,考察了已有涡激力数学模型对涡激力和涡振振幅的识别精度,随后提出了自适应的非线性拟合方法,并基于试验数据验证了该方法的可靠性及优越性。基于此建立了精确度较高的涡激力数学模型,为后续涡振机理研究奠定了基础。然后,开展了流线型箱梁涡激共振细观机理研究。基于旋涡分布探讨了不同风攻角下箱梁涡振性能差别的原因,分析了旋涡在涡振全过程的发展规律,提取了箱梁表面的涡激压力,采用涡激力数学模型将其分解,探究了涡激压力的分布规律,揭示了旋涡与涡激压力的关联。进一步探讨了涡激压力及其气动阻尼分量的能量分布和能量演化规律。最后,研究了气动外形对流线型箱梁附近流场及涡振性能的影响规律及其机理。针对风嘴角度、栏杆形式和检修车轨道位置等气动外形参数,进行了改变上述参数后箱梁的静态和涡振数值模拟计算,研究了上述气动外形参数对流线型箱梁的气动力系数、压力分布和涡振性能等的影响规律,揭示了箱梁涡振性能随气动外形变化的流体力学机理。