随着全国交通行业的迅速发展,包括城市生命线工程在内的基础设施建设发挥了重要作用,桥梁是其中不可或缺的重要组成部分。随着载运量不断提高,服役桥梁会出现不同程度的损伤,损伤的累积会给结构安全和正常运营带来隐患。本文主要以车桥耦合系统为研究对象,即桥梁正常运营状态,研究结构物理参数、结构损伤和相互作用力的识别方法,具体研究内容包括:(1)对车辆-桥梁耦合时变系统进行分析建模,基于桥梁响应对单元刚度的灵敏度识别桥梁结构损伤,引入正则化方法改善求解反问题的不适定性。通过数值仿真分析,验证了该方法能够较好地识别损伤位置和损伤程度。(2)基于无迹卡尔曼滤波器算法,扩展结构物理参数至状态量中,识别结构弹性模量和各个单元抗弯刚度损伤程度。引入伪观测更新过程,对无迹卡尔曼滤波算法进行正则化约束,在时间步内进行迭代,使损伤因子能够更快地收敛至稳定值。以车辆子系统作为研究对象,将车辆-桥梁相互作用力直接扩展至状态量中,通过观测车辆响应对耦合力进行识别,识别方法简便并且精度高。(3)以波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥为工程背景,分别建立了实体有限元模型和空间梁单元有限元模型,通过数值模拟分析其力学特性,在此基础上对模型进行合理化简。建立简化桥梁模型与车辆的车桥耦合运动方程,应用灵敏度算法对结构损伤进行离线识别,应用UKF算法对结构参数、结构损伤和车桥耦合力进行在线识别。