近年来,我国大型桥梁建设取得了世人瞩目的成绩。与此同时,一系列重大的桥梁坍塌事故对桥梁行业的发展产生了不利影响,造成了国家财产的巨大损失。为了保证大型桥梁结构的安全运营,实时掌握桥梁的安全状态,建立完善的桥梁健康监测系统及状态评估方法已成为当务之急,对于我国桥梁事业具有重要的科学意义和实用价值。通过三个不同跨径的三跨连续箱梁桥的数值模拟分析,研究了刚度变化对跨中位移的影响。同时,以富绥大桥为工程背景,研究了预应力降低等对跨中位移的影响。建立了富绥大桥长期健康监测系统,系统采用了一套综合监测策略,利用静力水准系统监测位移,利用光纤类传感器监测温度、应变和加速度。介绍了监测系统的总体构成、运行模式及各子系统的功能职责。面对长期监测获得的大量数据,采用直接EMD方法分离信号中的趋势项将消耗大量的计算时间,针对于此,本文提出了一种先对信号“降采样”处理,利用EMD方法获得降采样趋势项,再通过三次样条插值法还原总体趋势项的方法。研究了基于外源输入自回归滑动平均神经网络模型的拟合方法,利用损失函数、FPE准则、ACF准则和R2值等评价准则评估拟合结果。针对趋势项信号中可能存在损伤信息的情况,提出了考虑环境因素的基于EMD和马氏距离的桥梁结构损伤识别方法。监测的应变响应与连续梁桥箱外环境温度具有较高相关性,利用EMD方法分离应变响应中的残差趋势项得到温度趋势项信号和分离趋势项后信号。建立外源输入自回归滑动平均神经网络模型对温度趋势项进行拟合,计算参考样本和待测样本的拟合残差。构造基于马氏距离的损伤识别向量,利用分离趋势项后信号和拟合残差信号对结构进行损伤识别,有效解决了分离趋势项后损伤信息丢失的问题。研究了基于协方差驱动的随机子空间与故障诊断技术的桥梁结构损伤识别方法,分析了系统参数θ的取值、Hankel矩阵的大小及环境激励等因素对损伤识别结果的影响。针对温度对混凝土连续箱梁桥振动特性的影响,分别建立不同温度区间的Hankel矩阵和零空间模型,构造不同温度区间的残差向量,比较根据残差向量计算的χ2值,判断结构是否发生损伤。针对混凝土连续箱梁桥的受力特点及荷载作用参考周期,提出了基于监测数据的混凝土连续箱梁桥可靠性评估方法。分析了应变响应的组成成分以及各种荷载作用的参考周期,提取出综合应变响应中车辆荷载响应和温度梯度荷载响应,分别进行概率密度函数拟合,以天为参考周期,建立正常使用极限状态混凝土箱梁桥截面内极限状态方程,利用JC法对车辆荷载响应和温度梯度荷载响应拟合的概率密度函数当量正态化,计算监测截面的可靠指标和失效概率。分析了富绥大桥运营期间监测系统获得的动静态响应,研究了车辆荷载响应和温度荷载响应的变化规律,利用Fourier变换和Hilbert-Huang变换分析了富绥大桥的动力特性,利用基于监测数据的可靠性方法对富绥大桥的安全状态进行评估。