随着桥梁运营安全问题日益突出,传统的人工检测方法已经不能确保大跨度桥梁结构的运营安全,桥梁健康监测系统逐渐成为桥梁运营维护的发展方向。然而,目前桥梁健康监测系统存在一定的“重硬件,轻软件,重数据,轻处理”思想,在利用众多精密传感器和采集设备的同时,忽略了对采集数据的合理处理与分析,导致无法准确掌握桥梁运营状态,制约了桥梁健康监测系统对桥梁日常运营的保障作用。为此,需要发展一套高效、全面和可靠的桥梁健康监测数据处理方法,深入分析各类监测数据的规律,挖掘反应桥梁真实工作状态的信息,为桥梁预警与评估提供支持。本文以新光大桥健康监测系统为背景,系统地研究了监测数据的处理和分析方法,并编制了一套数据处理软件。具体工作内容如下:(1)对现有的桥梁健康监测数据处理方法研究进行了综述。(2)开展桥梁健康监测数据预处理方法研究,应用于解决新光大桥健康监测中出现的数据遗漏、数据异常和数据存在噪声干扰问题。(3)开展温度数据处理方法研究,基于大气和构件实测温度数据研究得到了大气温度分布和构件温度场。开展风速风向数据处理方法研究,基于实测风速风向数据研究得到了桥址区台风平均风特性和脉动风特性。开展车流量数据处理方法研究,基于流量-车道占有率模型研究了新光大桥交通状况和单车道通行能力。开展应力数据处理方法研究,基于实测应变数据研究得到了构件应力的统计参数和变化规律。开展桥梁模态参数识别方法研究,利用随机子空间法和峰值识别法,识别出新光大桥的前十阶模态参数。开展吊杆索力识别方法研究,基于频率法提出了新光大桥吊杆的索力-频率模型,并识别出索力。(4)研究了大气温度与构件应力、大气温度与吊杆索力以及大气温度和大气湿度与桥梁动力特性之间的关联性。在此基础上提出了构件温度应力、恒载应力和随机活载应力的分离方法,基于该方法进行新光大桥的构件应力分离,得到温度应力、恒载应力以及随机活载应力。(5)针对新光大桥健康监测数据的特点,在MATLAB GUI平台上开发了一款桥梁健康监测数据处理软件,实现了桥梁健康监测数据高效以及可靠的处理。在完成上述工作的基础上,本文得到了以下结论:(1)新光大桥构件在纵向和竖向都存在温度差,在进行温度效应分析时,不但要考虑桥梁整体的升降温,还需要考虑构件局部的温度差。混凝土构件温度和大气温度之间存在时间滞后。(2)新光大桥桥址区台风纵向风功率谱和规范推荐的Simiu谱存在差异。(3)新光大桥单车道最大通行能力为1792辆/h。实测车流量和车道占有率数据表明,新光大桥交通状况良好,较少发生交通拥堵现象。(4)大气温度是影响构件应力变化的主要因素。应力和大气温度之间存在着近似线性的关系,可以利用线性拟合的方法进行应力分离,得到温度应力、恒载应力和活载应力。(5)峰值识别法和随机子空间分别属于频域和时域的模态识别方法。在进行密集模态结构参数识别过程中,峰值识别法存在分辨率的问题,识别精度不高,同时还有“漏阶”的现象。随机子空间法直接利用时域数据进行模态参数识别,精度较高。(6)大气温度对于新光大桥的模态频率具有影响,且对于不同阶次的频率,影响结果不同。大气湿度对新光大桥的模态频率也具有一定程度的影响。(7)大气温度对吊杆索力具有一定程度的影响。由于大气温度的升高,新光大桥整体产生膨胀,而钢拱肋和桥面系之间的相对变形要大于拉索自身由于温度升高而伸长的量,导致吊杆索力增加。