桥梁是国家交通运输生命线工程中的节点和咽喉,在促进人员交流、保障物资运输、推动经济发展等方面有着不可替代的作用。随着我国越来越多的桥梁服役时间越来越长,材料性能退化、负荷超载等一系列不利因素导致桥梁的健康状态越来越严峻,而桥梁一旦发生事故会造成大面积的交通瘫痪和巨大的财产损失,甚至会造成人民生命安全的损失,引发严重的社会影响。然而目前我国服役超过10年的公路桥梁就有59.46万座,服役超过13年的铁路桥梁5.288万座,而传统的桥梁健康监测方法对这么庞大的健康监测需求是难以满足的,这就需要一种快速、高效的监测方法。因此,深入研究移动智能桥梁监测法(Vehicle Scanning Method,VSM)对推动桥梁健康监测技术发展、降低桥梁健康监测的成本、扩大桥梁监测范围、实现快速监测方面有着重要的现实意义。本文在大量地收集整理现有直接法桥梁模态参数识别、健康监测的研究现状和移动智能桥梁监测研究进展和研究需求的基础上,对基于移动智能测量车识别桥梁的频率、模态、阻尼、损伤的理论和方法进行了深入的研究,在提高移动智能监测法识别桥梁模态参数和损伤识别效果方面取得了一定的进展。本文的主要研究内容和创新性成果有:(1)首次提出了移动测量车与桥面之间的接触点响应,而非传统的车体响应,用于进行桥梁模态参数的识别。推导得到了接触点响应和车体响应的封闭解析解,给出了用车体加速度响应获取接触点响应的计算方法。从理论上说明了接触点响应不受车体频率和传递函数的影响,并通过有限元得到了验证。基于研究结果推荐在未来的移动智能监测中用接触点响应作为桥梁参数识别的观察量。(2)提出了一种高效的移动智能桥梁损伤识别方法。对接触点响应从理论上进行了成分分析。分离出了窄带的驱车响应分量,利用希尔伯特变换获得其瞬时幅值平方(Instantaneous Amplitude Squared,IAS),并将IAS作为损伤检测的关键指标。考察了多种因素对所提出的损伤识别方法的影响。最后通过模拟验证了方法的高效性和良好的鲁棒性。(3)提出了利用两轴测量车识别桥梁模态参数的概念并首次求得了非对称车竖向和转动两个自由度的耦合理论解。深入研究了车桥的频响函数,从理论上解释了非对称车的耦合、解耦、共振、消去和拍振等现象。首次推导得到了十自由度非对称车—桥耦合(Vehicle-Bridge Interaction,VBI)单元。成功地将双轴车用于获取桥梁动态参数上。(4)首次提出了利用移动两轴车识别桥梁阻尼的理论方法并通过了数值模拟验证。推导得到了运动扫描点的解析解和实际情况下的离散求解形式。基于阻尼衰减的性质,从桥梁频率相关的响应成分中找到了识别桥梁阻尼的方法。通过多角度考察,认为提取的方法能够识别到桥梁阻尼并具有较强鲁棒性。(5)通过试验验证了文中的部分观点和想法。分别通过传统的直接法和现有的移动智能监测对同一座桥梁进行了参数识别。成功验证了测量车的传递性能和接触点响应的可行性。从移动的测量车中成功识别到了桥梁的频率,并对未来的试验研究进行了展望。