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针对铁路桥梁结构损伤状态与运营列车荷载有关的情况，将统计学习理论与铁路桥梁损伤预警相结合，基于铁路轿梁结构动力响应的时域数据，提出了铁路时域损伤预警子区域法。在桥梁结构损伤敏感性分析的基础上，确定桥梁易损位置，据此构建统计学习理论的损伤预警样本库；结合易损位置的损伤状态，从移动列车引起的桥梁振动响应时程中，选择富含损伤信息的时程子区域，对每个时程子区域进行时域损伤预警研究。以三跨铁路连续梁桥为例，验证了时域损伤预警子区域法的正确性。分析结果表明：该方法在具有较好的识别能力的同时，还具有较强的抗噪声能力，可用于实际铁路桥梁的损伤预警。