为了确保桥梁结构的安全与正常运营,必须对其进行有效的安全维护.目前桥梁健康监测技术已经成为土木工程领域研究的热点,而损伤诊断和定位则是桥梁健康监测系统的技术核心之一.本文首先从桥梁健康监测的概念出发,回顾桥梁健康监测系统的发展概况以及损伤识别技术的理论研究现状,总结了已有的损伤识别方法及损伤诊断特征量及其在实际应用中所存在的困难.然后在近年来的研究基础上,结合动态数据分析技术的最新发展,提出了一种桥梁结构损伤识别的方法,并通过数值试验研究了提出方法的可行性和有效性.本文采用一种新的数字信号处理技术—经验模式分解(Empirical mode decomposition,EMD)方法进行动态响应数据的分析与处理.EMD方法是一种直接针对数据的、自适应的和不需预先确定分解基的非线性非平稳信号的分解方法,通过这种方法任何复杂的数据组都可以分解成有限多个包含不同时间尺度的固有模式函数(Intrinsic Mode Function,IMF).本文利用沿桥梁分布的各测点信号IMF分量的能量,构成一个在一定频率带宽内的振动能量序列,作为反映结构整体性的特征量.由于能量序列(特征量)中含有多个变量,所以采用主成分分析对正常状态结构和未知状态结构下的大量能量序列进行统计分析,并通过它们在其前两个主成分上的映射进行损伤诊断.同时,本文认为当结构出现损伤后,结构响应发生改变,不同状态下信号的能量在不同模态频率上的分布可能是不同的.因此健康结构和损伤结构响应的某些IMF分量可能出现差异.本文找到并利用这个差异提出了损伤特征参数,通过对两种结构状态下的多个特征参数采用单因子方差分析进行损伤定位.本文通过对一个三跨连续梁的数值模拟,研究了本文提出的损伤诊断和损伤定位方法的有效性.在数值模拟中,考虑不同损伤程度、测量噪声、单点损伤位置和多点损伤等对损伤识别结果的影响.结果表明,本文提出的方法能够准确地诊断和定位损伤并且具有较强的抗噪声能力,同时结果也证明了EMD方法在桥梁异常诊断上的应用潜力.最后,通过讨论数值模拟结果,指出下一步研究的方向和桥梁结构损伤识别中待进一步研究的课题.