结构损伤识别方法是桥梁结构健康监测系统的重要组成部分，而基于结构动力响应的损伤识别方法更是目前的研究热点。本文在现有结构损伤识别研究的基础上，以一座大跨度预应力混凝土斜拉桥为主要背景，对桥梁结构损伤识别所面临的难点问题进行了深入研究。本文首先建立了斜拉桥空间精细有限元模型，通过雅可比参数型优化法对建立的有限元模型进行修正研究，获得了与实际桥梁结构状态更加符合的基准有限元模型，并对该斜拉桥进行了模态分析，结果表明该斜拉桥结构固有频率很低，模态密集，存在很多耦合振动的情况。根据多自由度体系的振动特征方程，本文从理论上推导了模态参数中特征频率和模态振型对结构不同位置的灵敏度公式，并以一三跨混凝土连续梁桥模型，对推导的灵敏度公式进行了验证，结果表明模态参数对连续梁桥不同位置的敏感程度是各不相同的，所推导的理论计算方法适用于类似的梁系结构。基于模态曲率和柔度矩阵的概念，本文构造出了两个损伤指标，提出了利用局部最优原则并根据损伤指标曲线的峰值点来对损伤进行判定的方法。根据模态分析结果，对斜拉桥主梁结构中设定的损伤进行了识别研究，研究表明构造的损伤指标能明确的识别出结构的损伤位置及程度而且具有很好的抗噪声能力。利用遗传算法，本文以结构各测点模态柔度变化率为设计变量来构造遗传算法损伤识别所需的适应度函数，对斜拉桥主梁结构中设定的损伤进行了识别研究，研究表明遗传算法结合柔度变化率能明确的识别出结构的损伤位置及程度而且具有较好的抗噪声能力。小波变换是为了解决传统傅里叶变换不能同时在频域和时域取得最佳分辨率而提出的一种新的变换。本文最后研究了小波及小波包分解在桥梁结构损伤预警中的方法和应用。对于不同损伤情况下的时域信号，经过小波及小波包分解后都可以明确的判定结构损伤发生的时刻，达到损伤预警的目的，而且通过小波包分解也验证了高频信号对结构的损伤更加敏感。