工程结构是国家经济建设和人民生活的重要组成部分，其安全性、耐久性与正常使用时的维护问题必然是人们关注的重点。对工程结构进行健康监测、损伤识别，就必须充分了解工程结构的动力特性。工程结构的模态参数是其动力特性的主要参数，其识别方法一般分为传统模态参数识别与环境激励下的模态参数识别。传统模态参数识别方法由于需要人为激励且需对激励信号进行有效测量，在实际工程中难以适应。环境激励（包括风荷载、大地脉动、车辆激励等）下的结构模态参数识别方法，具有无需施加人为激励、费用低廉、不影响结构的正常工作、无需测量激励信号、更加符合实际情况等优点，在工程界得到了广泛的应用，也因此成为研究热点。本文针对环境激励下的工程结构模态参数辨识进行了研究，对几种常用时域识别方法提出了去噪、定阶和相关改进方法。归结起来主要研究内容和结论有：①在简要介绍工程结构的重要性以及结构健康监测、损伤识别的重要意义的基础上，详细论述了环境激励下工程结构模态参数识别的研究背景和意义。对环境激励下模态参数识别的主要方法进行了文献综述，最后对本文的主要工作进行了描述。②详细介绍了模态参数辨识的相关理论基础，包括：单自由度、多自由度系统的传递函数与频响函数；系统脉冲响应函数及其与频响函数的关系；白噪声激励信号的力学特征。③深入研究了两种信号预处理方法（RDT与NExT法）和三种模态参数辨识方法（STD法、复指数法、ARMA法）。仿真简支梁算例表明：预处理方法中NExT法在精度、抗噪性上优于随机减量法；三种识别方法的抗噪性能均较好，对频率的识别较精确，而对阻尼比的识别误差较大。详细介绍了奇异熵相关理论，提出了基于奇异熵增量差值的去噪方法，通过对数值仿真算例和实验数据的处理表明：该方法能较好的去除信号中的噪声，提高信号的信噪比；同时在去噪的同时能较准确的确定系统的模态阶次，为识别过程解决了定阶难题。④详细介绍了随机子空间法的基本理论，对一个十二层钢筋混凝土模型振动台试验数据进行了模态参数识别，结果表明：随机子空间法对地震动作用下结构模态参数识别的可行性、以及精确性。应用有限元软件MIDAS模拟了一个钢桁架拱桥，辨识结果表明：随机子空间法能较准确的识别出车辆荷载下桥梁结构的模态参数。最后提出了基于奇异熵增量差值的随机子空间模型定阶方法，实验数据处理表明：该方法是可行的，具有能较准确确定模型阶次，计算量小，自动定阶而无人为影响等特点。⑤对HHT法理论及识别过程进行了系统研究，数值仿真分析表明：HHT能有效且准确识别模态参数。对于EMD分解出现的模态混叠，采用添加伪信号法进行去除，并系统研究了伪信号的频率取值问题，提出了改进方法，实验数据处理表明：本文所提方法能够有效消除模态混叠现象，效果较好。提出了基于添加伪信号的改进EMD分解的三种参数识别方法，并运用这三种方法对实验数据进行处理，结果证明了三种新的识别方法的正确性、可行性。