風致振動問題對于長跨橋來說至關(guān)重要。橋梁風工程經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在對風振現(xiàn)象本身的研究，以及發(fā)展解析與試驗相結(jié)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(tǒng)計方面也已有了相當?shù)姆e累。所有這些成果為三維抖振分析奠定了堅實的基礎(chǔ)。直到j(luò)ain等將多模態(tài)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(jù)主導(dǎo)地位。盡管傳統(tǒng)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(xiàn)代結(jié)構(gòu)有限元模型構(gòu)成匹配關(guān)系。孫東科所著的《長跨橋梁三維風振分析》基于傳統(tǒng)氣動理論，并結(jié)合有限元法提出了用于求解復(fù)雜結(jié)構(gòu)顫振和抖振問題的理論模式體系。該模式體系具有傳統(tǒng)模式體系所不具備的優(yōu)點，特別是當其與隨機振動虛擬激勵法相結(jié)合，用于求解抖振響應(yīng)時，克服了傳統(tǒng)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(jié)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(jié)構(gòu)有限單元范圍內(nèi)考慮自激力和抖振力，即：結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)各部分風力之間的相互作用、振型間的氣動與機械耦合、結(jié)構(gòu)性質(zhì)的非連續(xù)性、氣動中心與質(zhì)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?yún)⒖颊蹨p頻率來考慮風場的非均勻性。抖振分析中，虛擬激勵法結(jié)合振型疊加法用來高效而又精確地求解結(jié)構(gòu)的隨機抖振響應(yīng)�；谶@種理論模式體系，橋梁抖振與顫振分析已成為常規(guī)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(tǒng)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(nèi)的全橋三維抖振響應(yīng)。抖振分析表明：自激力顯著影響主板響應(yīng)；多振型扭轉(zhuǎn)與豎向響應(yīng)遠遠超過單振型扭轉(zhuǎn)與豎向響應(yīng)；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(gòu)造了統(tǒng)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(xiàn)，具體分析過程包括：(1)有效攻角分析；(2)對離散風力系數(shù)、氣動導(dǎo)數(shù)試驗數(shù)據(jù)的處理功能；(3)三維顫振分析；(4)三維抖振分析。
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