由于不断出现的桥梁安全事故,使得人们对桥梁的安全提出了较高的要求。基于桥梁振动特性的损伤识别方法在桥梁健康监测和损伤识别领域中应用越来越广泛。然而,这些在理论和试验中被证实有效的方法,却在实际运用中遇到了较大的困难。当把实测获得的桥梁模态特性直接运用于桥梁的损伤识别和状态评估中,人们发现评估结果误差较大,有时甚至给出错误的评估结果。导致这种情况的根源并不是这些损伤识别方法本身,而是实际结构往往处在复杂的运营条件和环境因素中,测试得到的结构模态特性还包含这些因素的影响。在损伤识别方法中的这些所谓的对结构损伤敏感的指标,同时也对运营环境敏感。因此,只有认真地解决了环境条件等外部因素的影响,结构的损伤识别方法才能够真正的运用于实践中。已有研究工作表明,温度和车辆作用是引起结构动力特性变异的两个最重要的因素。这两个因素往往同时作用于桥梁结构上,并且会产生一定的耦合效应。因此,分析温度和车辆对桥梁模态特性影响的内部机理,建立温度和车辆耦合作用下桥梁模态特性的振动方程,从振动方程中求解得到温度和车辆对桥梁模态特性的影响规律,从而将其影响从实测数据中剔除,分析出“纯净”的桥梁固有模态,这将是十分有意义和迫切的工作。本文依托国家自然科学基金项目“考虑车辆和温度耦合作用的中小跨径梁式桥固有频率分析方法”和“考虑温度效应的桥梁结构模态参数识别技术及损伤识别方法研究”,开展了车辆和温度对简支梁桥、连续梁桥和刚构桥三种桥型的动力特性影响的理论和试验研究。得到了温度和车辆作用下简支梁桥、连续梁桥和刚构桥的动力特性理论方程,基于该方程得到了不同温度模式变化和车辆参数下桥梁模态特性变化的规律,并获得了桥梁模态特性变化的敏感性参数,进而从这些参数和规律中提炼出剔除车辆和温度的经验公式。本文开展的具体工作如下:1、提出了一种温度作用下简支梁的模态特性计算方法,该方法考虑了温度改变引起的结构材料弹性模量的改变、挠度的变化以及支座剪切刚度的变化。其次对一矩形截面的简支试验梁进行模态测试,通过测试结果来验证本文方法的正确性。通过理论分析发现:对于跨径较小且原有挠度较小的结构,温度引起的弹性模量变化是导致结构模态特性变化的主要原因;当结构原有挠度较大时,由温度引起的挠度和支座剪切刚度对结构模态特性的影响将会更明显;通过振型计算结果可以看出,不同温度作用下的前三阶径向振型基本未发生变化,而切向和转动振型却有明显的变化。2、推导了温度作用下Timoshenko梁截面弯矩、剪力及形状系数与截面温度分布函数的关系,并提出了一种能够考虑横截面的温度分布的悬挂多个弹簧-质量系统的Timoshenko梁的自由振动分析方法。基于该方法,讨论了不同温度分布模式和弹簧质量系统参数对Timoshenko梁动力特性的影响规律。分析结果表明:RC Timoshenko梁的动力特性(尤其是频率)易受到温度的影响,其主要体现在温度对混凝土弹性模量和剪切模量的影响上,进而对截面剪切系数和抗弯惯性矩产生影响。结构的频率随着温度的增加而减小,然而不同的温度分布模式对频率的影响规律不尽相同。3、提出了一种用于温度作用下变截面刚构桥和连续梁桥动力特性的半解析理论分析方法。该方法不仅可以方便地剖析温度影响刚构桥动力特性的内在机理,并且计算效率很高。分析结果表明,温度导致的弹性模量改变和结构次内力都会引起刚构桥自振频率的变化,温度导致的弹性模量改变引起的自振频率变化值要大于温度导致的次内力引起的自振频率变化值。但是对于前几阶自振频率而言,温度导致的次内力引起的自振频率也是不可忽略的。4、建立了二分之一车辆模型的动刚度矩阵,进而和温度作用下桥梁的动刚度矩阵结合,从而形成了温度和车辆耦合作用下桥梁结构的特征方程。对于简支梁结构,温度和车辆对桥梁模态特性影响存在耦合作用,但是耦合效应并不明显;对于连续梁桥,温度和车辆作用对桥梁频率影响较为复杂,两者的影响效果均较大,只有综合考虑两者的影响才能获得较准确的桥梁模态;对于刚构桥,温度和车辆变化时,不但有温度带来的材料特性的变化,更重要的是还有次内力的影响,这些都对桥梁动力特性产生影响。5、为了更好的服务于实际工程,试图将温度和车辆作用的影响从测试到的桥梁频率中剔除。通过对理论公式进行简化、提炼出关键因素,从而形成剔除温度和车辆作用的经验公式,通过数值算例验证了经验公式的正确性。