近些年来，土木结构的健康监测越来越引起人们的关注，一个结构是否产生破坏或者发生损伤，通过其本身的模态参数（频率、阻尼比、振型）的变化情况可以方便的显示出来，所以对系统模态参数的识别成为结构健康监测的重点。对于传统模态实验方法，都是需要施加一个外界激励，一般有费用高、影响结构正常使用的缺点而难以实现。本文所讲述的是基于环境激励下的模态参数识别，不需要专门的外界激励，而且不影响结构的正常使用，同时大大降低了实验费用，所以在工程中得到了广泛的应用。归纳起来，本文完成的主要工作和结论如下：1详细地介绍了动力学的三大基本问题和环境激励下模态参数识别的优缺点，介绍了动力学方程解耦的原理和方法，频响函数与脉冲响应函数的定义及其相互关系，以及自相关函数与互相关函数的定义。2重点研究了随机减量法和Next法两种数据预处理的方法，及ITD、STD、复指数法、ERA法和随机子空间法五种模态参数识别方法，通过仿真算例分析，分别对模型识别其频率和阻尼比，通过对识别结果分析得出随机子空间法和ERA法识别效果最好，复指数法和STD法识别效果次之，ITD识别效果再次之。对于随机子空间法还用稳定图法剔除虚假频率并识别了模型的振型，效果也很准确。3提出了三种模态参数识别的新方法，即：随机子空间/ITD法、随机子空间/STD法、随机子空间/复指数法，详细陈述其原理并加以证明，通过仿真算例分析，得出其对模型频率和阻尼比识别效果都很准确。4进行了一个四层钢框架模型试验，通过两种工况即：环境振动下和力锤激励下的位移响应，对五种传统的方法即ITD法、STD法、复指数法、ERA法和随机子空间法和本文提出的三种新方法即随机子空间/ITD法、随机子空间/STD法、随机子空间/复指数法进行验证，从而验证了这八种方法的可行性。5建立了一个有限元桥梁模型，用汽车荷载模拟环境激励，记录下各测点的位移时程数据，用随机子空间法进行模态频率和振型的识别，并且用三种新方法进行了模态频率的识别，并与有限元的参数进行比较，从而验证了这些方法同样可以应用于桥梁结构。