在长期的车辆荷载及自然环境作用下,桥梁结构会不可避免的出现损伤的状况;及时准确识别出桥梁结构的损伤状况对其安全性评估和维修养护有着重要的意义。对于运营状态下的桥梁健康监测和评估,基于车桥耦合振动响应的损伤识别方法更符合实际需要。单纯识别桥梁结构损伤属于系统参数辨识问题,而对于基于车桥耦合振动信号的桥梁损伤识别,还会涉及到未知车辆荷载、路面不平顺等振动激励源的识别。因此,本文利用车桥耦合振动信号,针对结构损伤反演和车桥相互作用力反演两类经典的动力学反问题,开展了以下研究工作:(1)在车桥耦合系统中,车辆参数及路面不平顺共同决定了车桥相互作用力的大小,当车辆参数全部已知时,本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的损伤识别方法,该方法适用于各种不同类型桥梁振动信号(位移、速度和加速度信号)。在光滑路面的情况下,本文对测量噪声、损伤程度、模型误差、车速以及车重等因素对识别结果的影响进行了分析;在考虑路面不平顺的情况下,本文将由路面不平顺引起的桥梁振动响应作为观测误差,并探讨了信号类型及路面状况对识别结果的影响;(2)由于路面不平顺的随机性,即使车辆参数全部已知,车桥相互作用力也不能准确计算,这阻碍了桥梁结构损伤状况的准确识别。因此,本文将车桥耦合振动问题等效为移动车桥接触力作用下的桥梁振动问题,然后基于桥梁在车载作用下的振动信号,利用EKF方法直接对时变的车桥接触力进行反演,提出了等效车桥相互作用力的识别算法,为路面不平顺、车辆参数未知情况下的桥梁结构损伤识别提供了理论基础;(3)基于上面两项研究工作,本文提出了两种车桥接触力与桥梁结构损伤共同识别方法,即车桥接触力与结构损伤分步识别算法和同步识别算法,在分步识别算法中,首先假设桥梁结构无损,然后在桥梁结构无损的情况下进行车桥接触力识别,将该车桥接触力识别结果作用于桥梁结构进行损伤识别,接着利用损伤识别结果更新桥梁模型并进行车桥接触力二次识别,通过重复该识别过程即可得到车桥接触力与桥梁结构损伤状况。与分步识别算法相比,同步识别算法仍然采用迭代的思想,但是车桥接触力与桥梁损伤状况在同一个卡尔曼滤波递推过程中更新。当路面状况未知、车辆参数未知(车重已知)时,这两种识别算法均可以准确识别出车桥接触力及结构损伤状况。