自锚式悬索桥以其造型新颖，选址灵活，经济性能好等特点在我国城市桥梁建设中发展迅速。但是，目前自锚式悬索桥的吊杆张拉主要结合理论计算及工程经验采用分级多次张拉方法，张拉次数过多、过程繁琐，增加了施工难度和成本。另一方面，在桥梁施工阶段因施工质量问题等因素导致的成桥吊杆索力变化，以及桥梁运营阶段因自然和人为因素的影响导致吊杆等关键构件的损伤，均严重影响桥梁安全运营，而目前对于自锚式悬索桥这种大型复杂结构损伤识别问题的研究还处于起步阶段。有鉴于此，本文以某实际桥梁为工程背景，通过桥梁缩尺模型试验和数值模拟分析，对独塔自锚式悬索桥施工过程模拟以及桥梁损伤识别方法进行了深入研究，主要研究工作及成果包括如下几个方面。　　(1)独塔自锚式悬索桥吊杆索力优化与张拉方案分析　　提出了基于粒子群算法的成桥状态索力优化方法和合理吊杆张拉方案。全面分析了独塔自锚式悬索桥的施工过程以及合理成桥状态，考虑主缆垂度、初始内力、主缆大变形、索鞍顶推滑移等非线性因素，引入加劲梁与主塔的位移、应变等约束条件，选取弯曲应变能、弯矩和位移三种优化目标函数，建立了吊杆索力优化数学模型;联合MATLAB与ANSYS，基于粒子群算法，对合理成桥状态吊杆索力进行了优化。结果表明该方法具有良好的数据稳定性，收敛速度快，不易陷入局部最优解，弯曲应变能函数得到的成桥索力最为合理。结合目前施工过程中存在的问题，提出了五种吊杆张拉方案，进行了施工过程数值模拟，得到了吊杆索力变化规律，结果表明方案四可作为优选的张拉方案。　　(2)独塔自锚式悬索桥施工过程试验研究　　设计制作了1/20全桥缩尺模型，考虑体系转换过程中各种非线性因素影响，对五种吊杆张拉方案进行了试验模拟，研究了主塔、主缆、吊杆、加劲梁和临时墩等主要构件的受力变化规律。数值模拟与试验结果表明:一次张拉成桥索力超张拉过大，大跨度自锚式悬索桥不宜采用;二次张拉方案初张拉值不应过高，建议在0.35P左右选取，方案四较为合理;张拉顺序应由主塔两侧至主缆锚固端对称张拉;施工过程数值模拟吻合较好，可为同类桥梁施工提供参考。　　(3)基于WVD交叉项的结构损伤识别方法研究　　提出了基于Wigner-Ville分布(WVD)交叉项的结构损伤识别方法。对损伤信号进行时频变换，将得到的短时傅立叶变换谱图与WVD进行内积，构建二维时频转换矩阵E并与WVD二次内积，提取到完整的交叉项时频分布。选取交叉项能量幅值变化率作为损伤识别指标，分别对简支梁和悬臂梁进行了数值模拟分析和试验研究，通过对比有损信号与无损信号的损伤指标，识别损伤的位置和程度。数值模拟与试验结果均具有良好的识别效果，结果吻合较好。验证了基于WVD交叉项损伤识别方法的有效性，可应用于自锚式悬索桥损伤识别。　　(4)基于WVD交叉项频带能量的独塔自锚式悬索桥损伤识别方法　　提出了基于WVD交叉项频带能量分布的损伤识别方法，在独塔自锚式悬索桥损伤识别试验中进行验证。将交叉项的能量分布在频域内进行等间距分隔，对每个频带区间的能量分布积分，构建交叉项频带能量变化率特征向量作为损伤识别指标。在全桥缩尺模型中，针对吊杆和加劲梁设置多个损伤工况进行损伤识别试验研究，通过对比有损信号与无损信号的损伤指标，进行损伤位置及程度的识别。试验结果表明基于WVD交叉项频带能量的损伤识别方法具有较高的识别灵敏度。　　(5)基于随机森林和WVD交叉项频带能量的桥梁损伤识别方法　　引入随机森林算法，以WVD交叉项频带能量特征向量作为损伤指标，进行统计模式下的桥梁损伤识别试验研究。基于模型桥的数值模型，对桥梁运营状态下的吊杆损伤工况进行识别，建立了多种损伤工况的随机损伤样本，将损伤信号的交叉项频带能量变化率特征向量作为损伤指标，输入到随机森林中进行训练，通过数值模拟样本检验了该方法的分类识别效果。在全桥缩尺模型中设置了多个吊杆损伤工况，采集振动数据并建立损伤信号的训练样本，以同样的损伤指标输入到随机森林中进行训练，试验测试样本检验结果表明随机森林算法具有较好的分类识别效果，可应用于自锚式悬索桥损伤识别。