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传统的桥梁结构动力分析往往忽略了参数不确定性,但是现实情况中的桥梁结构参数不可避免存在不确定性,结构参数不确定性必然会导致结构动力特性具有不确定性。为了最大可能的反映真实的桥梁结构动力特性,十分有必要量化参数不确定性传递到结构动力特性不确定性的大小。统计矩(如均值和方差)和概率密度函数是表征结构动力特性不确定性非常重要的量,前者反映了结构动力特性的统计特性,后者全面地表征了结构动力特性的分布特征。在本文中将运用多项式混沌展开(PCE)法高效的求出结构动力特性的统计矩,然后联合最大熵原理拟合得到结构动力特性概率密度函数的解析表达式。本文主要开展了以下研究工作:(1)简要介绍在结构动力分析中考虑结构不确定性参数作用的重要性,探讨了实际工程结构中的参数不确定性因素来源。详细阐述了目前研究结构随机参数致使结构动力特性的不确定性的方法,如蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation,MCS)方法、随机有限元摄动法、区间分析法以及正交多项式法等不确定性分析方法,并比较了各种方法的优劣。(2)根据多项式混沌展开理论,推演任意概率分布的随机变量对应的正交多项式;然后组合成多变量的正交多项式,得到多项式混沌展开模型;利用单随机变量统计特征和多项式混沌展开模型系数的组合关系,快速准确计算出结构动力特性的高阶统计矩,避免了高阶统计矩计算的高维复杂积分问题。以一平铝板为算例,多项式混沌展开方法计算结果与MCS方法计算结果对比,验证了多项式混沌展开方法的准确性。(3)为更全面表征桥梁结构动力特性的不确定性,提出采用最大熵原理用于推断动力特性的概率密度函数。具体是,基于多项式混沌展开方法所得到的结构动力特性统计矩信息,然后利用最大熵原理推断结构动力特性的概率密度函数解析表达式,得到的概率密度函数为表征结构动力不确定性提供了更为丰富的信息。以一钢桁架简支梁桥为算例,结合多项式混沌展开和最大熵原理的概率密度函数估计方法与MCS方法对比,结果验证了所提方法的有效性。(4)最后,将本文所研究的多项式混沌展开方法应用于一座实际人行天桥的不确定性量化,定量参数不确定性传递到桥梁结构动力特性的不确定性大小,用来验证基于多项式混沌展开的不确定性量化方法的实用性。同时还探讨了桥梁结构参数变异系数对结构动力特性统计矩和概率密度函数的影响规律。