本文基于国家自然科学基金面上项目“山地城市大跨度悬索桥主梁截面的气动导纳函数研究”（项目编号:51778093）,以美国Gerald Desmond斜拉桥作为工程背景,采用CFD数值模拟方法研究了独柱型变截面桥塔裸塔状态下的驰振稳定性,并与风洞试验结果进行了对比。为实际工程需求及科研提供一定的参考。本文采用Ansys有限元软件计算了斜拉桥成桥态、最大单悬臂状态、最大双悬臂状态、独立裸塔状态下的动力特性,分析了不同状态下斜拉桥自振频率及对应的振型特点。结果表明,斜拉桥施工态和成桥状态下的自振特性差别很大,对斜拉桥进行风振计算研究时应该分别考虑成桥态和施工态。其中,最大双悬臂状态下桥塔一阶自振频率最低,该状态下的桥塔非常容易发生风致振动。基于准定常假定,本文采用CFD数值模拟方法计算了根据Den Hartog判据得到的桥塔驰振临界风速以及考虑振型、截面变化和风剖面影响后的桥塔驰振临界风速,并与风洞试验结果进行了对比。结果表明,根据Den Hartog判据计算所得桥塔驰振临界风速与风洞试验结果差别巨大,Den Hartog判据不能运用在高耸结构驰振临界风速计算中。考虑振型、截面变化和风剖面影响后的桥塔驰振临界风速计算结果比风洞试验结果偏小,结果偏于保守,误差在实际工程允许范围内。因此,考虑振型、截面变化和风剖面影响后能大大改善桥塔驰振临界风速计算的精度。对于正方形截面进行切角处理不一定能改善截面的驰振性能,切角率≤15%时反而增加正方形截面的驰振不稳定性,只有当切角率>27%时才会明显改善正方形截面的驰振性能。考虑了气动力的非定常效应,本文运用颤振导数计算了桥塔驰振临界风速。采用动网格技术,运用强迫振动法识别了不同无量纲风速下桥塔截面颤振导数₁^*,并且考虑了振幅的影响。详细分析了桥塔截面强迫振动时气动力的非线性特性。结果表明,线性颤振导数理论仅能描述无量纲风速较小时桥塔周围横风向气动力,对于无量纲风速较大的情况,桥塔钝体结构周围气动力中包含大量的非线性分量,当涡脱频率被非线性项“俘获”时该非线性项幅值还会突然增大,甚至有时远大于线性项。随着无量纲风速增大,线性气动力分量幅值逐渐减小,气动力中非线性分量的幅值总体有增大的趋势,强迫振动振幅越大,非线性气动力分量的幅值也有增大的趋势。所以,对于桥塔这种钝体结构必须考虑气动力的非线性,利用颤振导数得到的桥塔驰振临界风速计算结果不可靠。本文从能量角度分析了桥塔驰振临界风速,计算了桥塔发生驰振的最小阻尼比,并与试验结果进行了对比。结果表明,运用能量法计算出的桥塔驰振临界风速结果比试验值偏大,结果偏于不安全,但可以为能量法分析驰振提供一定参考。运用能量法能比较准确计算出抑制桥塔振幅增大的最小阻尼比,计算结果与风洞试验结果吻合比较好。