随着交通荷载和桥梁运营年限的日益增加，桥梁结构存在安全隐患的可能性也逐步提高，如何通过健康监测系统及时发现安全隐患并采取有效的针对性措施以防患于未然成为了桥梁管养中亟待研究和解决的问题。因此，基于结构健康监测平台构建一个对结构信息反应迅速、灵敏，并能及时、自动判别结构异常和灾害征兆的结构预警体系具有重要意义。结构预警与评估系统包含预警和评估两个阶段，结构预警是其重要组成部分，也是评估的触发开关。结构预警的基本思想是通过对系统实时、连续获取的监测信息进行简单的数据处理和统计对比，了解和掌握结构的状态变化，快速、及时地判别结构异常可能发生的征兆，并向桥梁管养人员和研究人员发出警报，以便有关部门能有足够的时间更全面深入地评估确认灾害发生的可能性，采取及时有效措施来防止灾害的发生或减轻灾害带来的损失。本文的研究内容为结构预警的关键问题，重点在于建立结构预警的整个预警体系，确定结构预警的运作流程，同时以新光大桥健康监测系统为应用背景，选定预警指标进行计算分析并设置预警阈值。本文的主要工作包括：(1)根据结构预警的特点，系统建立了多指标两级预警体系，提出了多个结构预警指标，并通过阈值将结构预警划分为黄色预警和红色预警两个层次，实现多指标多层次的预警功能；(2)根据基于设计荷载的SUF（承载能力利用率）计算公式和实测静应力的特点，提出了基于实测应力的SUF计算公式，利用应力分离技术实现了实测恒载效应和活载效应分离，并由此计算得到了新光大桥钢拱肋构件各监测断面的监测阶段SUF实测值，完成了基于实测静应力的承载能力利用率这个预警指标的计算；(3)在新光大桥主跨钢横纵梁构件的疲劳细节处布置光纤光栅应变传感器，采集到了测点处的真实动应力历程，通过雨流计数法将应力历程转换为用于疲劳分析的应力谱并根据S-N曲线和Palmgren-Miner准则计算了各测点处构件的剩余疲劳寿命，完成了基于实测法的剩余疲劳寿命这个预警指标的计算；(4)通过基于视频的自动监测和人工调查相结合的方法获取了新光大桥的实际疲劳车辆荷载谱，最后基于此荷载谱和构件损伤原理构建了车辆荷载预警指标；(5)确定了以预警指标实测统计值、最不利工况响应值以及规范限值为依据的三种阈值设置方法。在此基础上，分别对各个预警指标的黄色预警和红色预警两层预警阈值进行了分析和设置。本文的主要结论包括：(1)作为结构预警与评估系统的重要组成部分，本文提出了结构预警的整套理论，构建了多指标两级预警体系并应用于新光大桥健康监测系统，具有及时、自动和灵敏的特点，扩展了健康监测系统的内涵和工程实用性，可推广至其它桥梁结构的健康监测；(2)基于实测静应力的新光大桥钢拱肋各监测断面的监测阶段SUF计算结果均小于0.1，表明在当前荷载作用下新光大桥构件的承载能力利用率较低，构件承载能力富余程度高，安全状态良好；由于设计阶段SUF在计算时考虑了各种设计荷载组合（包括地震作用）的最不利情况，由此计算得到的活载效应比当前荷载作用下构件实际分离的活载效应大，因此计算得到的设计阶段SUF计算值均大于监测阶段SUF计算值；(3)光纤光栅应变传感器采集的应力数据真实可靠，且连续48h的采样时长已能够获取真实、完整的应力谱，计算得到的测点处构件即主跨钢横纵梁构件疲劳损伤较小、剩余疲劳寿命较长，这表明主跨钢横纵梁构件在当前荷载作用下发生疲劳损伤的可能性较低。对同一构件而言，基于设计荷载的模拟法剩余疲劳寿命比基于实测动应力的实测法剩余疲劳寿命短，说明设计疲劳车辆荷载（英国BS5400规范）比真实疲劳车辆荷载对构件的疲劳损伤程度大。