随着我国新建桥梁数量的快速增长,在役桥梁的健康运营状况逐步受到关注和重视。对在役桥梁的结构进行健康监测,不仅能够对结构的安全状态和性能进行及时评估,而且能够对桥梁结构存在的安全隐患进行预知,进而提前采取必要措施防止桥梁垮塌等突发事故的发生。其中,桥梁动挠度是反映桥梁结构是否健康的重要参数。由于桥梁动挠度是多种效应和因素引起的挠度值叠加,为准确评估在役桥梁的工作性能和健康状态,需要分别提取出桥梁动挠度中主要因素引起的挠度贡献量,如由车辆荷载、日温差效应、年温差效应引起的挠度以及预应力损失和混凝土收缩徐变等因素引起的长期挠度。虽然已有部分学者尝试对桥梁动挠度进行了分离,但大多停留在理论层面,且分离效果欠佳。针对这一问题,本文借用多尺度系统分析理论,在时间多尺度下对桥梁动挠度提出基于稀疏表示的分离方法。主要研究内容如下:第一,将桥梁实际工程问题转化为数学问题,建立桥梁动挠度分离的数学模型。引入稀疏正则化模型,同时充分考虑年温差挠度、日温差挠度信号以及长期挠度的信号特征,构造联合字典,使字典中的元素的线性组合尽可能的描述桥梁挠度信号。为获取动挠度的稀疏表示结果,选取L₁范数正则化项。由于L₁范数正则化属于凸优化问题,其解一般不具备有显式格式,本文提出采用快速压缩阙值迭代算法对上述问题进行求解,从而获取分量挠度。第二,为验证本文所提理论的可行性和有效性,建立有限元模型进行数值仿真。结合时间多尺度下的桥梁动挠度数值仿真模拟,对稀疏表示过程中可能影响桥梁动挠度分离结构的多项式函数离散分辨率、原子参与数以及长期挠度、年（日）温差效应精度、长期挠度模型以及信号长度等参数进行比对分析,并与同等条件下采用奇异值分解和特征值分析进行动挠度分解,将不同分离方法下得到的结果进行对比,结合动挠度信号分离性能评价指标找出最优的稀疏分离方法。第三,对某大桥相邻两跨动挠度数据进行现场采集,并根据该桥梁实际参数建立MIDAS计算模型。将采集的动挠度数据采用结合稀疏表示理论的数据清理方法进行预处理,修正实测数据中存在的缺省值和突变值等异常数据。采用本文所提方法对预处理后的实测数据进行分离,进一步验证该方法的可行性与适用性,为该方法的实际应用奠定理论基础。结果表明:基于稀疏表示的桥梁动挠度分离方法能够有效地分离信号的日温差挠度、年温差挠度和桥梁长期挠度,且分离结果具有较高的精度。不同参数对桥梁动挠度信号分离性能的影响大小均不同。字典所构造的原子的主要特征是否可以较好地模拟出相应信号规律是影响其对参数敏感度的关键。