大跨径梁桥在运营中过程中的梁体开裂和长期下挠等问题,影响到这类桥型的正常运营与维修管养。一方面需要从设计、施工、运营等角度深思引发上述病害的原因,另一方面需要建立对结构进行跟踪评估的监测系统,以实时掌握结构状态并避免突发性损伤和垮塌。挠度是反映结构状态的最直观指标,对桥梁在运营荷载作用下的挠度进行监测和分析非常重要。本文研究了大跨径梁桥的动挠度连通管法监测技术、动挠度信号分离方法、挠度效应的移动荷载识别理论和分离挠度的结构状态分析方法,并将这些方法应用于某大跨径预应力混凝土连续梁桥中,试图形成面向大跨径梁桥基于挠度的监测技术、数据解析、荷载评估和状态分析的方法体系。主要研究内容及成果包括:(1)研究了基于压力场连通管的桥梁挠度监测关键技术:首先,研究基于压力场连通管法的桥梁动挠度测量理论,引入水锤理论分析管道粘滞阻尼特性及其对管道流体压强的影响,参数化研究管道设计等参数对其影响;其次,建立了基于压力场连通管法的桥梁挠度试验模型,分析了连通管法对静挠度和动挠度的监测效果,并通过模型试验验证了桥梁振动对连通管法挠度监测的影响;最后,研究了连通管系统的布设对于动挠度测试影响以及精度改进措施,分别获得了连通管台阶布置及测点离弯管区域的若干有意义建议。研究表明:连通管法在静挠度和动挠度监测上与位移计测试结果吻合良好,验证了连通管法的测试准确性;结构振动对连通管压力采集具有很大影响,特别是斜置的管道,通过理论推导修正的方式可以较好地消除结构振动的影响,并得到了模型试验验证;采集结构动挠度与管道台阶无关,但在弯管1.5m范围内影响显著,实际工程的连通管布设中需要注意这些问题以便获取准确的挠度测试结果。(2)提出了基于联合字典的桥梁挠度稀疏分离方法:首先,提出在考虑各种挠度信号特征的基础上生成原子,结合稀疏正则化模型构造联合字典,并通过字典原子重建各种挠度信号,建立方法体系实现混合信号的时域分离;其后,通过数值算例,分析了所提方法对于动挠度车辆效应、温度效应和长期效应的分离效果,并参数化研究了噪声对分离效果的影响。研究表明:联合字典动挠度分离方法具有很好的准确性和有效性,分析方法具有较好的抗噪性,为桥梁动挠度的有效分离提供了保障,联合字典能更好地兼顾各类信号特征,相比于单一字典,在应用上更具灵活性。(3)提出了基于蜻蜓算法和监测挠度的桥梁移动荷载识别方法:首先,将车辆荷载和入桥时间同时考虑为待优化变量,通过对比桥梁实际挠度和计算挠度之间的差异建立优化识别问题,并引入蜻蜓算法展开求解,建立方法体系;其次,通过简支梁和连续梁的数值算例对所提方法进行了验证,并研究了路面不平整度和噪声对识别结果的影响;最后,基于某桥的跑车试验和跳车试验,将本方法应用其中以根据实测挠度反演车辆荷载。研究结果表明:基于蜻蜓算法的桥梁移动荷载识别具有很好的准确性和效率,可以同时识别车辆入桥时间和车辆荷载大小,识别方法在不同噪声等级和路面粗糙度下均具有准确的识别效果,工程案例显示本方法对跑车试验中重车荷载和入桥时间的识别误差在3%,应用效果良好。(4)提出了基于D-S证据理论和桥梁分离挠度的结构状态分析方法:首先,建立了基于元胞自动机的大跨径桥梁微观车流模拟方法,融合了智能驾驶员跟驰模型、可接受间距换道模型、等效动力轮载方法等,用于分析随机车流与桥梁耦合振动下的挠度特点,并建立挠度车辆荷载效应的分级预警方法;其次,通过有限元分析和文献调研分别建立了挠度温度效应和挠度长期效应的分级预警方法;最后,将D-S证据理论应用于挠度分离效应的结构状态分析中,解决多源信息融合与冲突问题,形成了结构状态分级评价体系。所提出的结构状态分析方法能够充分利用监测挠度的各种分离效应成分,充分利用D-S证据理论在多源信息冲突融合中的优势,亦实用于其他桥梁体系的状态分析。(5)将上述方法体系应用于实际工程中,以某大跨径预应力混凝土梁桥的挠度监测为案例,评估了连通管法的实际工程测试效果与精度,分析了联合字典方法在动挠度效应分离中的效果和准确性,细化了基于D-S证据理论的结构状态分级评价方法的应用过程。研究表明:在本工程中连通管法测试挠度与人工水准测量结果具有较好的吻合,验证了连通管法的工程实施效果;挠度分离算法可以较好的筛选车辆效应、温度效应和长期效应,结合背景桥梁近三个月的挠度监测数据分析了结构状态,发现结构状态整体良好。