杆索钢构件因具有质轻性柔、承力较大、尺寸紧凑等优点，广泛应用于各种大型建筑和结构中。由于其在大跨结构中是主要的承力和传力构件，是整个结构中最重要、且最薄弱的环节，一旦其受力超限、构件受损，将导致整个大型建筑和结构产生灾难性后果。因此，对杆索钢构件的应力状态进行实时在役监测非常必要。由于杆索钢构件的使用寿命少则几十年，多则几百年，因此杆索钢构件应力状态的实时在役监测系统就必须具有长寿命、高可靠的性能。　　目前，现有的杆索拉伸应力监测技术主要有内置式的植入法和外置式的压力环法、振频法以及磁性法。由于磁性法的传感元件不受力、不会发生应力疲劳损坏，因而具有长寿命的潜在优势，是唯一可能满足长期监测要求的方式，受到了高度关注。然而，在实际研究中却发现，其测量结果受许多未知因素的影响，导致测量精度不高；而进一步研究中还发现其严重的非线性和滞回性、以及相互矛盾的变化趋势，这就不得不再从杆索件的最基本的磁特性出发，重新认识与探索力磁耦合的微观机理与宏观现象，研究其影响因素，发展并完善其力磁耦合的微观受力机理与宏观测量模型，构建杆索钢构件磁性法拉伸应力监测技术的理论体系，为推动此技术的研究和发展打下基础。　　鉴于此，课题结合国家科技支撑计划（2007BAE15B04）“桥梁用智能型缆索研究及产业化”、重庆市科技攻关项目（2008AC2009）“钢缆索索力在线测量的磁弹原理新方法与装置研究”以及中央高校基本科研业务费资助项目（CDJXS11122218）“杆/索钢构件应力在役监测的差动式磁性传感方法研究”，针对实际杆索钢构件的受力特性，研究铁磁性材料力磁耦合物理机理和变化特征，深入分析并解决制约力磁耦合传感性能的影响因素，并以实际钢缆索用镀锌钢丝为研究对象，进行试验验证，主要完成了以下几个方面的研究工作：　　①力磁耦合机理及影响因素分析　　基于铁磁性材料磁能和磁畴理论，依照磁场在铁磁性构件磁化过程中的物理作用机理，将拉伸应力等效为磁场，分别分析应力引起的磁各向异性、磁畴运动和磁致伸缩，从而阐述力致磁化的物理机理，并通过详细分析不同初始磁化状态下的力磁耦合关系，揭示出力磁耦合的变化特征，发现了影响力磁耦合关系的关键内在因素即激励磁场的磁化历史和强度，为合理解释并解决已有研究中力磁耦合关系矛盾多样、非线性和滞回性等现象，找到了突破口与理论依据。　　②磁化历史的影响及选择　　利用Preisach图能描述任意磁化历史这一特征，并结合力磁耦合关系在微观和宏观上的变化特征，提出一种改进的Preisach力磁耦合模型，可显而易见的预知任意磁化历史条件下力磁耦合关系，合理地解释了已有研究中力磁耦合关系的矛盾多样性。利用此模型对比分析不同磁化历史下的力磁耦合关系，揭示了变化规律，总结出磁化历史最优的选择方案，即磁化历史宜选择为初始磁化曲线上，可使力磁耦合关系满足单调且近似线性的传感要求，避免其矛盾多样性和非线性对应力测量的影响，为磁性法拉伸应力监测技术能够实用于测试测量领域奠定了基础。　　③磁场强度的影响及选择　　在特定的磁化历史条件下，建立简化的力磁耦合理论模型，推导出磁化强度与拉伸应力和磁场强度的关系式，详细分析了测量灵敏度、量程以及滞回误差随磁场强度的变化关系，提出磁场强度最佳的选择区间，以兼顾灵敏度和量程的同时尽量减小滞回误差。实际应用中，为优化磁性法拉伸应力监测系统，选择天然的地磁场作为激励磁场。基于此简化模型，重点研究了激励磁场受干扰磁场影响时力磁耦合关系的变化特征，并针对实际应用中弱磁激励的情况，提出了一种消除干扰影响的差动式传感结构，提高了应力测量精度。　　④力磁耦合试验系统开发及试验研究　　依照上述理论分析，确定了磁化历史影响、磁场强度影响、外在干扰磁场影响及消除等试验内容。根据试验内容的需求，设计开发出力磁耦合试验系统，并进行试验研究，结果表明：激励磁场磁化历史和强度是影响力磁耦合关系的关键内在因素，从这两者的角度能有效解释已有研究中所出现的力磁耦合现象；差动式传感结构确实能消除外磁场干扰的影响。这些均与理论分析一致，进一步验证了理论的正确性。基于此试验系统，还开展了模拟实际应用情况的力磁耦合稳定性和交变特性试验研究，结果显示试验系统具有良好的稳定性和交变特性，稳定性误差小于1％，滞回误差小于3%，达到了测量误差不大于5%的要求，为新开发的试验系统能应用于工程实践奠定了试验基础。