深水铺管船是海底油气管道铺设的主力装备，其作业结构安全性问题不容忽视。作为深水铺管作业辅助装备，托管架长期处于海上恶劣风浪环境条件下，所受载荷形式极其复杂，其故障特征和失效机理主要表现为瞬时的高应力和长期性的疲劳破坏，但是目前对于托管架结构安全检测仍以人工巡检为主，缺乏大型铺管船托管架结构作业动态监测与预警技术。　　近年来结构健康监测技术不断发展，现已成熟应用于桥梁、隧道、船舶以及海洋平台等结构物的健康监测中，但面向铺管船托管架结构健康监测技术的应用研究仍处于空白状态。在此研究背景下，本文以某铺管船为例，研究开发了一套适用于铺管船托管架的结构作业动态监测及预警系统，实现了对托管架结构健康实时和科学的监测。　　本文首先对监测预警系统进行了总体设计研究，明确了监测预警系统总体设计原则，开展了监测点位选取研究、建立了监测预警系统总体框架。然后通过理论研究和SESAM软件仿真计算，对监测预警系统功能模块进行了设计研究，创新性地提出了依据现有监测点应力推算非测点应力的计算方法。结合海上现场监测条件，研究设计了监测预警系统现场实施方案，并对监测预警系统软件进行了现场测试，测试结果表明监测预警系统软件运行稳定、计算准确。最后，在监测点位实测数据的基础上进行了时域分析和频谱分析，时域分析表明：托管架上下弦杆为承受主应力构件，托管架结构应力状态受铺设张力影响，且作业过程中存在着托辊不均与接触现象；频谱分析确定了有效频带范围，区分了不同频率下的动态力成分。