下击暴流是雷暴云中局部性的强下沉气流俯冲地面后产生的直线型强风,具有非平稳性、突发性和强破坏性特点。我国是雷暴下击暴流(Thunderstorm Down-burst)和类似下击暴流风(Downburst-like Wind)多发区。我国现行《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T3360-01-2018)和欧洲规范“Eurocode 1:Actions on structures(BS EN 1991-1-4:2005)”均仅考虑良态气候及台风等作用效应,而对于雷暴(下击暴流)、龙卷风等极端风作用效应则没有考虑。与大气边界层风场相比,下击暴流风场具有不同的风速剖面和风速时程特性。下击暴流风特性及其对工程结构影响引起许多学者关注。目前,下击暴流研究取得一定成果,但是仍然存在一些不足:在现场实测研究方面,由于下击暴流具有突发性且空间尺度较小的特点,因此现场实测获得下击暴流风速样本比较困难,关于下击暴流现场实测研究文献偏少;在试验研究方面,现有试验研究主要集中在建筑结构和输电线塔,而关于下击暴流对桥梁结构影响的试验研究尚未开展;在下击暴流风荷载模拟方面,采用下击暴流混合随机模型计算风荷载尚应结合实测资料继续进行研究。针对以上问题,本文主要从实测下击暴流风特性、下击暴流作用下桥梁结构风洞试验和下击暴流作用下桥梁风荷载计算等方面开展研究工作。主要研究工作阐述如下:(1)对现有下击暴流风特性经验模型和风荷载理论计算方法进行了系统综述。采用现有下击暴流风荷载计算理论,对高层建筑结构进行了下击暴流模拟风荷载作用下的动力响应分析,并将计算结果与已有文献结果进行比较。结果表明,采用现有方法模拟的下击暴流风荷载计算高层建筑结构顶端响应结果与已有文献计算结果接近,验证了下击暴流风荷载理论计算正确性。(2)研究了赤石特大桥和苏通大桥桥位实测下击暴流风特性。以赤石特大桥和苏通长江公路大桥为依托,进行了桥位处下击暴流风速、风向实测研究。针对下击暴流实测数据,利用滑动平均法研究了下击暴流平均风特性和脉动风特性。基于实测下击暴流风速时程,采用小波变化法(Wavelet Transform,WT)提取实测风速时程时变平均风速,得到时间调制函数,采用谐波叠加法模拟桥址区脉动风并加以调制,从而模拟得到桥址区下击暴流风时程。以赤石特大桥为工程背景,建立大桥有限元模型,分别进行了下击暴流风场和大气边界层风场作用下桥梁结构最大双悬臂状态静风荷载响应和非线性时域抖振响应对比分析。结果表明,在桥面高度处下击暴流风速与大气边界层风风速相同时,考虑下击暴流时变平均风效应计算得到桥梁主梁梁端静风响应的最大值约为采用10min常值平均风计算的桥梁主梁梁端静风响应最大值的1.20倍左右;下击暴流风作用下桥梁主梁梁端、桥塔塔顶抖振响应均方根值分别比大气边界层风场作用下桥梁主梁梁端、桥塔塔顶抖振位移响应均方根值大,最大比值约为2.8。(3)开发了基于大气边界层风洞的下击暴流水平风速模拟试验装置。下击暴流水平风速剖面通过调节置于风洞中的斜板竖向位置与倾角来模拟,下击暴流水平风速时间特性通过控制两侧水平开合板运动的速度和角度来模拟。试验结果表明,采用本文开发的下击暴流模拟试验装置在大气边界层风洞中模拟的水平风速剖面与下击暴流水平风速经验风剖面总体吻合较好;采用下击暴流模拟试验装置实现了下击暴流风速时间特性的模拟。(4)设计并制作了几何缩尺比为1:200的(Commonwealth Advisory Aer onautical Research Council,CAARC)标准高层建筑模型,分别进行了下击暴流瞬态风场、下击暴流稳态风场和大气边界层B类风场作用下CAARC标准高层建筑模型风洞试验。研究了来流风速、风偏角对CAARC标准高层建筑模型结构响应的影响。将模型顶部x方向位移理论计算值、按试验测试水平风速计算位移值与下击暴流瞬态风场试验位移值进行了对比分析。结果表明,基于风洞试验测试风速计算的CAARC标准高层建筑模型顶部x方向(沿短边方向)位移响应最大值与下击暴流瞬态风场测试x方向位移最大值的相对误差为3.0%;模型顶部x方向位移响应最大值的计算值与下击暴流瞬态风场试验最大值的相对误差为-14.8%。(5)参考广东虎门大桥辅航道桥,设计并制作几何缩尺比为1:200的连续刚构桥最大双悬臂状态气弹模型,分别进行了下击暴流瞬态风场、下击暴流稳态风场和大气边界层B类风场下连续刚构桥最大双悬臂状态模型风洞试验,对不同风场下桥梁模型风致振动位移响应进行了对比分析。结果表明,大跨连续刚构桥最大双悬臂状态模型在下击暴流瞬态风场下模型梁端横桥向位移响应RMS最大值约为在大气边界层B类风场下梁端横桥向位移响应RMS值的2.2~9.0倍。对大跨度连续刚构桥最大双悬臂状态模型在下击暴流水平风速作用下的风致响应进行了理论计算,并将理论计算结果与试验结果进行了对比分析。