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随着中国铁路尤其是高速铁路的快速发展，桥梁建设取得了瞩目世界的成就，桥梁结构的安全是铁路运输正常运转的前提。为了实时掌握桥梁结构的健康状态，避免桥梁发生灾难性事故，建立完整可靠的桥梁健康监测系统以及完善的损伤预警与损伤识别方法是十分必要的，对中国桥梁事业的发展具有重要的意义。 本文基于湘潭桥健康监测的工程背景，对桥梁健康监测中的几个关键技术问题进行了研究，包括基于监测数据的桥梁运营状态评估、损伤预警以及损伤定量评估方法。主要研究内容和结论如下: (1)根据湘潭桥的结构特点和历史病害情况确定了健康监测的内容、重点以及监测测点的布设原则，并研究了监测系统的各子系统模块设计。 (2)研究了异常信号的判别、滤波等监测数据的处理方法，通过对监测数据的时域和频域分析，对湘潭桥第1孔和第2孔简支钢桁梁桥的运营状态进行了评估。 (3)研究了小波能量熵指标对桥梁损伤预警的可行性。首先通过两类仿真奇异信号和实测的奇异信号研究了小波能量熵在信号奇异性检测中的优势。然后通过下承式简支钢桁梁桥的数值模型，模拟其在移动荷载列作用过程中发生突然损伤，使用加速度响应的小波能量熵可以非常准确的定位出损伤发生的时刻，具有很好的损伤预警效果。 (4)针对简支钢桁梁桥，本文研究了基于频响函数和模型修正理论的损伤定量评估方法，利用测点间加速度响应的频响函数相似性构造目标函数，使用模型修正的方法，可准确识别简支钢桁梁桥不同部位、不同程度的损伤。同时还研究了该方法对钢桁梁桥较为常见的节点板病害的评估效果，结果表明该方法对节点板的损伤也可以准确识别。