轻轨高架桥作为城市轨道交通工程的主要形式之一,具有投资少、建设周期短、对地面交通影响小等突出优点,得到广泛应用。针对轻轨简支梁桥、连续梁桥两种应用最为广泛的桥型开展线形监测(桥墩沉降、梁体下挠／上拱)及其变化对列车运行性影响研究,是科学制定预警限值的必然路径,对确保轻轨列车在高架梁桥上安全运行具有重要意义。作者通过理论推导、试验研究及数值分析,在基于应变监测的线形识别方法、车桥耦合动力学、线形致变性等方面开展了部分研究工作。主要内容如下：1.基于应变的轻轨梁桥线形监测方法与试验研究(1)以对称转角模式下钢轨-简支梁体-桥墩整体模型为基础,通过数值分析验证钢轨与梁体竖向变形具有一致性,奠定基于轨底可测应变监测简支梁桥桥墩差异沉降的理论基础；通过理论推导,建立了沉降致钢轨应变与简支梁桥桥墩差异沉降之间的解析表达式,解析式物理意义明确、表达形式简单。(2)基于固定支座模型和墩柱支承变刚度模型分别开展了轻轨连续梁桥桥墩差异沉降致变性研究,从墩柱沉降、支座反力、梁体弯矩等方面开展了比较分析；以三跨连续梁桥为研究对象,构建了基于应变的连续梁桥桥墩差异沉降识别理论,并通过安装有两种应变传感器的三跨连续梁桥模型试验验证了理论解析式,多种工况下的理论结果与试验测试结果在趋势和数值上均吻合良好；还提出了基于应变的连续梁桥桥墩差异沉降识别策略,即监测方案→有无沉降→沉降定位→沉降定量。(3)从基本力学原理出发,利用应变获取截面曲率值,采用最小二乘法拟合得到曲率函数,通过对曲率函数的二次积分求解,建立了基于应变获取挠度曲线函数的基本方法；并结合某预应力混凝土箱梁的原型加载试验,验证了方法具有较高精度且求解过程方便易行,适于在轻轨粱桥或不便于直接测量挠度的梁式构件应用。2.考虑线形变化的轻轨列车-轨道-桥梁系统耦合模型与动力评估(1)详细论述了轻轨列车、轨道、桥梁等各子系统的动力学物理模型,通过Hertz弹性接触理论、弹簧-阻尼单元分别实现轮轨、桥轨相互作用关系；运用逆傅氏变化法生成了轨道随机不平顺时域样本,采用强迫位移法、均布线荷载调控法分别实现了动力求解前桥墩差异沉降、梁体下挠／上拱初始态的定量控制。从系统动力学角度提出线形变化时轻轨列车-轨道-桥梁系统的建模方法；采用移动质量弹簧系统代替轻轨列车车辆模型,开展移动质量弹簧系统-简支梁模型的动力求解之解析解推导,通过解析解与基于ANSYS平台轮轨接触算法所得数值解的比较分析,验证了数值分析方法和所得结果的可靠性,即间接证明了基于ANSYS平台开展轻轨列车-轨道-桥梁相互作用系统的动力分析是可靠的,为开展车桥系统动力性能评估和线形致变性研究提供基础。(2)基于验证的轻轨列车-轨道-桥梁系统建模理论与方法,以某市轻轨高架线简支梁桥、连续梁桥区段为研究对象,基于有限元软件ANSYS和多体动力学理论,分别建立两种桥型(简支梁桥、连续粱桥)两种运行方式(单线、相向)对应的四类轻轨列车-轨道-桥梁系统三维可视化有限元模型,开展了车桥相互作用系统的动力分析与评估；系统研究了轻轨列车运行速度对相互作用系统动力性能的影响,结果表明,车速对梁体竖向变形无显著影响,伴随车速增加,轮重减载率增加,运行平稳性变差。3.轻轨梁桥线形变化对轻轨列车运行性影响及预警限值确定采用考虑线形变化的轻轨列车-轨道-桥梁系统实时耦合动力分析模型,研究桥墩沉降、梁体下挠/上拱、车速、运行方式等因素对轻轨列车过桥时运行安全性、平稳性的影响。结果表明：(a)轻轨列车运行于多跨简支梁桥工况：在车速与梁体线形相同时,运行方式对轻轨列车运行安全性无显著影响；车速较低时(40km/h、60km/h),运行方式对车体最大竖向加速度基本无影响,车速≥80km/h后影响显现；Sperling指数对轻轨列车运行方式的影响有很好区分度,相向运行大于单线运行。综合分析可知,车速是影响轻轨列车运行安全性、平稳性最主要的因素,其次是梁体线形变化,而运行方式影响程度最小。(b)轻轨列车运行于连续梁桥工况：在车速与梁体线形相同时,运行方式对轮重减载率、车体最大竖向加速度、Sperling指数均无显著影响；影响轻轨列车运行安全性、平稳性最主要的因素仍是车速,其次是梁体线形变化,而运行方式对其基本无影响。针对本文开展的以简支梁桥和连续梁桥组成的轻轨线路工程,在运营速度段(V≤80km/h)当桥墩沉降<30mm或梁体下挠／上拱<20mm时,轻轨列车均可满足安全、平稳运行要求；伴随车速提高,梁体线形演变为主控因素,如加强线形监控和轨道维护,该轻轨线路具有提速运行空间,即可以提速至1OOkm/h运行。本文创新点如下：(1)以对称转角模式下钢轨-简支梁体-桥墩整体模型为基础,建立了基于钢轨应变的轻轨简支梁桥桥墩差异沉降监测方法；利用连续梁桥内力重分布机制,建立了基于梁体应变的连续梁桥桥墩差异沉降监测方法。(2)从系统动力学角度建立了考虑轻轨梁桥线形变化(桥墩沉降、梁体下挠／上拱)的列车-轨道-桥梁相互作用系统实时耦合动力分析模型。(3)深入研究了桥墩沉降、梁体下挠／上拱、车速、运行方式等因素对轻轨列车过桥运行性能的影响规律,科学确定了运行安全的预警限值。