复杂服役环境下既有桥梁的材料性能不断劣化、病害日趋严重,而实际运营荷载水平的不断提高使这一过程大大加速,桥梁的总体安全状态令人堪忧。如何对桥梁状态进行有效评估并对其未来的结构行为进行预测,是桥梁工程界面临的重要课题。本文基于健康监测,研究桥梁结构的安全评估、安全预警并对桥梁未来的结构行为进行预测,这对于保障桥梁的安全运营、推进桥梁预防性养护具有重大意义。本文以江苏省省道243外秦淮河大桥(预应力混凝土变截面连续梁桥)为工程背景,建立了一套基于结构健康监测的安全预后方法,主要工作如下:(1)进行了外秦淮河大桥健康监测系统的设计和安装调试,对监测数据进行了初步处理与分析。(2)基于环境振动试验获取了桥梁的动力特性,并基于响应面法进行模型修正,建立了能够反映桥梁实际状态的基准有限元模型。(3)基于不确定型层次分析法、群判断、集值统计等理论建立了外秦淮河大桥安全评估体系,并结合监测数据对外秦淮河大桥进行安全评估。(4)基于基准有限元模型和小波神经网络模型建立了外秦淮河大桥三级安全预警体系,并结合监测数据进行桥梁安全预警。(5)通过模型确认获得了桥梁结构参数的概率分布模型;考虑材料变异、车辆荷载水平增长等因素,基于可靠度方法对桥梁的适用性寿命及安全性寿命进行预测,实现桥梁的安全预后。得出的主要结论如下:(1)本文建立的安全评估方法实现了在线监测项目与离线监测项目的有机结合,有效解决了桥梁评估中模糊性与不确定性的问题,提高了评估结果的可靠性。外秦淮河大桥1月份安全评估得分为93.5分,桥梁总体安全状态良好。(2)建立了外秦淮河大桥蓝色、黄色及红色三级预警体系,实现了对桥梁重点监测项目的实时预警;监测数据表明:各监测项目均有少量数据超过蓝色预警阈值,无数据超过黄色或红色预警阈值,桥梁运行状态良好。(3)安全预后表明:考虑材料变异及车辆荷载水平增长时(年增长率0.2%),外秦淮河大桥正常使用极限状态下的适用性寿命约为51年,承载能力极限状态下的安全性寿命约为74年。