大型桥梁健康监测系统的主要任务是对结构进行在线监测,确定损伤是否存在,以及损伤发生的位置,并评估结构的运营状态。桥梁结构损伤识别与监测门槛值分级涉及桥梁检定规范、振动理论、传感技术、测试技术、系统辨识理论、信号分析与处理技术、计算机技术、评估理论等学科,是一多学科交叉的综合体系,研究难度很大,但其具有的明显的社会、经济、技术意义和广阔的应用前景已得到广泛认可。因此,结构损伤识别与门槛值分级研究具有积极的学术意义和应用价值。本文在总结国内外结构损伤的识别方法之后,提出了多种方法对结构的损伤识别进行研究。考虑结构非线性振动的影响,利用Hilbert-Huang变换对非线性结构的响应信号进行分析,并对结构的健康监测门槛值分级进行了研究。论文主要工作和研究内容如下：(1)回顾了国内外结构损伤识别的发展现状,介绍了模态域、时频域及基于非线性振动的损伤识别方法,对损伤识别面临的挑战和困难进行了总结。(2)对结构呼吸裂纹引起的非线性效应进行分析,研究了裂纹的呼吸效应,基于非线性振动对悬臂梁进行了损伤识别。在ANSYS中利用接触单元对呼吸裂纹进行模拟,利用EMD分别分解自由振动和强迫振动的加速度响应信号,计算前两阶IMF(Intrinsic mode function)分量的时域能量比。计算结果表明,呼吸裂纹会引起加速度响应中出现高次谐波,越靠近损伤点,高次谐波的影响越大。由此,可以判断损伤的大概位置。(3)提出了基于奇异值熵理论的损伤识别方法。以6自由度的弹簧-质量-阻尼系统为例,对其位移响应信号的IMF分量构造奇异值熵,根据奇异值熵在损伤前后的变化判断损伤位置。同时,分析了噪声的影响,结果表明该方法具有较好的抗噪性。(4)提出了基于核主元分析的损伤识别方法。对20自由度的弹簧-质量-阻尼系统的频响函数提取核主元作为损伤指标,根据结构损伤前后核主元的变化判断损伤位置。此外,该方法抗噪性能良好。(5)提出了基于Fisher最优分割的桥梁健康监测门槛值分级方法。以南京长江大桥南京联为例,建立其空间有限元模型,计算不同程度刚度下降时跨中节点的位移响应,以该响应组成的序列进行Fisher最优分割,将位移门槛值分级为正常值、异常值、报警值。