目前，随着桥梁数量的不断增加，桥梁的负荷交通量日趋加重，加上外界环境的各种因素作用和影响，基于经验的传统管理方法已不能满足现有的管理要求，科学的、系统的和规范的管理方法亟需管理者开发，桥梁管理系统应运而生，以对桥梁结构的运营状态进行有效的管理来保证其正常运营。桥梁管理系统是一个跨学科、跨领域的交叉科学。在桥梁管理系统中，桥梁结构的技术状态评估和未来状态预测是非常重要的内容。本文选择了桥梁管理系统中的几个重要模块作为研究对象，结合概率理论和经济学的相关知识，建立了桥梁桥面板构件的非线性退化模型、桥梁构件的长期成本计算模型以及基于核空间云模型的路网级桥梁排序方法。本文主要研究了以下三个方面：（1）以桥梁管理系统的流程为线索，根据评估的指标不同，阐述了桥梁状态等级评估和承载力评估，并分别基于马尔科夫过程和半马尔科夫过程对桥梁的技术状态进行了预测模型分析，对比已有文献介绍的桥梁状态指标退化模型，建立了桥梁桥面板结构的非线性退化模型，推导了桥面板结构在服役过程中，在预防性维护策略情况下，状态指标在任意时刻的变化规律公式。（2）基于马尔科夫预测过程，建立了桥梁构件长期成本计算模型，依据迭代原理建立了最小长期成本和失效成本计算的理论框架，并基于Matlab平台，开发了计算长期成本的计算机软件集成，利用GUI编辑，完成某一构件所有条件状态所有措施情况下的长期成本计算，通过对长期成本图形曲线分析，可有效地为维护决策提供依据；基于桥梁桥面板状态指标退化过程，建立了寿命周期成本计算模型。（3）最后，对桥梁维护决策的内容进行了说明和界定，建立了路网级桥梁决策的规划模型，通过分析影响桥梁技术状态的影响因素，确定了维护费用、当前技术状态等参考变量作为路网级维护排序决策指标，提出将最优属性的核空间和云模型的不确定性表示方法相结合的排序方法，从而建立了路网级桥梁多目标排序模型，使得有限的维修资金发挥最佳的经济效益和社会效益。