随着社会进步和交通建设事业的蓬勃发展，越来越多的桥梁陆续修建了起来，同时，老龄化桥梁数量也在不断攀升，使桥梁安全问题日渐突出。桥梁健康监测能够有效保证桥梁结构长期安全，近年来，这项课题日益成为国内外学术界及工程界研究的热点与难点。其中，大量的监测数据往往既抽象又复杂，难以有效解析，给监测人员带来极大的困难。本文在总结和研究国内外桥梁健康监测、三维可视化技术基础上，并以插件及软件系统框架的特点、结构为出发点，重点设计和开发了基于插件式的桥梁健康监测三维可视化系统，提供监测数据的直观查询、分析和其它友好的基本服务。论文研究的工作及创新点主要涵盖以下几方面：(1)采用插件软件框架的设计原则，提出了桥梁健康监测三维可视化系统的总体构思，描述了系统的服务层次，使系统能够达到具有可扩展性、动态性、可复用性的设计需求。(2)总体上遵循MVC模式，局部注重软件性能优化，设计插件式系统核心功能。包括：①用于灵活完成系统功能扩展的二次开发接口；②清新、友好的系统界面；③数据管理功能；④桥梁三维动画交互与监测数据预览；⑤综合报表服务。(3)对课题组的桥梁健康监测项目所采集的数据类型进行了分析，设计了数据库模型，并应用轻量可靠的SQLite管理桥梁健康监测信息数据库。(4)利用3DS MAX工具快速构建了具有真实感的三维桥梁模型及场景，并以导出的三维动画与静态三维图片作为输入资源，阐述了三维可视化插件的开发方法与UML模型。(5)提出采用遗传算法优化桥梁裂缝B样条拟合曲线方法，并描述了其插件封装算法的UML模型，为其它数据分析插件开发及系统扩展提供方法上的指引。(6)以土坎乌江大桥为应用实例，配置和开发了系统插件和功能插件，加载的插件总和达到了直观查询和分析数据的效果，验证了本文系统框架扩展性，内部插件既相互独立又协同工作的特性。概括而言，本文研究了插件式桥梁健康监测三维可视化系统框架构建体系，运用软件工程、三维动画、人工智能等理论与技术，开发了不同集成系统于一体的插件，为实现灵活配置、动态加载、部署简单、扩展方便和高度重用的桥梁监测数据查询与分析提供新的方法与思路。