大跨桥梁结构的健康监测与安全评估是目前国内外学术界与工程界的热点研究领域。如何根据采集的数据和信号反演出桥梁结构的工作状态和健康状况，识别出可能的结构损伤部位及其损伤程度，并在此基础上对桥梁结构进行状态评估是大跨桥梁结构健康监测与安全评估系统研究的最主要问题。本文以润扬长江大桥北汊斜拉桥为研究对象，围绕大跨斜拉桥结构损伤预警这个主题，从结构损伤预警方法、大跨斜拉桥安全评估的有限元模拟和大跨斜拉桥结构损伤预警方法三个方面，系统地开展基于小波包分析的大跨斜拉桥结构损伤预警的理论、方法与应用研究，并将研究成果应用于润扬长江大桥结构损伤预警系统。本文的主要工作和成果如下： 1、系统地建立了基于小波包能量谱的结构损伤预警理论体系与实现方法。主要内容是：①将多尺度系统理论与结构动力学理论相结合，建立了基于小波变换的结构多尺度损伤分析理论的基本框架。②深入地研究了基于小波包能量谱的结构多尺度损伤分析与损伤预警方法。在结构多尺度损伤分析理论的基础上，系统地建立了基于振动测试的结构损伤预警的小波包能量谱以及损伤预警指标的计算方法。③开展了Benchmark结构损伤预警的试验研究。试验结果表明，基于小波包能量谱的结构损伤预警方法具有良好的损伤预警能力，可以准确地判定结构初期损伤的发生。 2、系统地建立了面向结构安全评估的大跨斜拉桥有限元模拟方法。主要内容是：①系统地提出了以结构安全评估为目标的大跨斜拉桥结构的有限元模拟策略与方案。②在有限元模型误差来源分析的基础上，系统地提出了大跨斜拉桥索塔和扁平钢箱梁有限元模型误差的分阶段修正方法，并应用于润扬大桥斜拉桥的基准有限元模型。分析结果表明，润扬大桥斜拉桥有限元模型的计算结果与实桥测试结果吻合良好，从而为润扬大桥斜拉桥的损伤诊断与状态评估以及各类复杂动力响应分析等提供可靠的结构描述与分析依据。 3、系统地研究了基于小波包能量谱的大跨斜拉桥结构损伤预警方法，并成功地应用于润扬长江大桥结构损伤预警系统。主要内容是：①将环境荷载激励技术与小波包分析技术相结合，建立了环境激励下基于小波包能量谱的结构损伤预警方法，并且进行了Benchmark结构损伤试验验证。②深入地研究了环境激励下基于小波包能量谱的大跨斜拉桥结构损伤预警方法，通过数值算例分析和实测数据分析对小波包能量谱的损伤预警能力进行了详细的分析与评价。分析结果表明，基于小波包能量谱的结构损伤预警方法适合于环境振动测试下的大跨斜拉桥结构的实时损伤预警。③系统地研究了大跨斜拉桥结构损伤预警系统的功能、体系结构、数据库和应用软件的设计方法，并编制了润扬长江大桥结构损伤预警系统软件，初步实现了斜拉桥结构损伤预警方法的工程应用。