目前，为了在养护管理过程中更加全面了解结构整体内在的健康状况和各种不利因素对桥梁的损伤程度及桥梁自身的老化情况造成的后果，大型桥梁长期健康监测系统的应用越来越广泛，甚至到了泛滥的地步，以致大量的监测数据处理不及时，再加上处理方法的错误，不能准确为桥梁的养护提供有效的“帮助”。评估方法主要通过从静态和动态两大类入手，对大型桥梁长期健康监测的在役桥梁进行安全评估。如果大型桥梁安全评估能做到如中小桥的分级评估，那么就更加有利于指导养护工作，制定出有效的养护技术。但中小桥的分级评估，绝大部分的工作是依赖桥梁外观检查或者承载力、耐久性和功能性方面的人工检测的前提下完成的，这样就违背了基于长期健康监测的数据来源，所以研究出一套完全基于监测数据的大型桥梁健康状态分级评估方法刻不容缓。本文旨在从桥梁结构本质的挠度和材料模量出发，在掌握长期实时监测信息基础上，主要通过提取其活载效应和劣化效应，实现了对在役桥梁的健康状态分级评估研究。首先，基于对长期健康监测数据时间多尺度特点的理解，运用小波滤波器谱分析等手段将数据分离成由桥梁活动荷载引起的活载效应和由混凝土结构收缩徐变等因素引起的劣化效应；其次，针对已有混凝土等材料在其疲劳加载损伤试验，分析了材料挠度变化和材料应变变化的发展规律，通过最小二乘法的改进双曲线拟合和改进对数拟合建立了挠度变化的数学模型，通过变形后的logistic回归模型模拟了材料模量衰减的过程，并将其与活载效应、劣化效应一起代入五大典型疲劳损伤之一的修正勒梅特经典损伤公式当中建立起了材料衰变的数学模型。再次，找出两大数学模型与公路桥梁评定标准挂钩的某些指标，分成了从桥梁宏观出发的变形程度评估和从桥梁微观出发的衰变程度评估，结合这两种评估方法按最不利原则建立了大型桥梁健康状态综合分级评估，并根据不同等级制定了相应的养护措施。最后，通过基于实时监测数据的实桥应用，验证了基于桥梁变形与桥梁衰变的综合评估方法对在役桥梁长期监测健康状态评估的可行性。