悬索桥因跨越能力强、外观造型优美、材料利用率高等优点成为了大跨桥梁的主要桥型之一。随着运营年限的增长，在外部服役环境和内部材料劣化的耦合作用下，桥梁结构不可避免地发生性能退化。为保障桥梁结构的服役安全，结构健康监测系统已广泛应用于长大跨度桥梁的运营监测之中。目前，桥梁健康监测在智能传感器、系统集成、有线和无线传输、海量数据存储和分析等方面已经取得很大程度的发展，但其应用大多侧重于历史数据的积累、偶然事件下的整体安全性评估等，已有监测系统积累的监测数据尚未得到充分解读。如何有效处理桥梁监测数据，挖掘监测数据信息内涵，仍是桥梁健康监测亟待解决的技术难题。
　　本文在调研梳理桥梁健康监测与安全评估方法国内外研究现状的基础上，依托重庆鹅公岩轨道悬索桥，采用理论分析、数值模拟与实桥验证相结合的研究手段，开展特大跨悬索桥多传感器数据融合与安全评估研究，本文主要研究内容和结论如下：
　　(1)开展了基于多传感器数据融合的健康监测数据处理方法研究，采用Kalman联合滤波将多个传感器的信息进行融合，并与传统Kalman滤波进行对比。对比结果表明：传统Kalman滤波能降低噪声对监测数据的干扰；Kalman联合滤波比传统Kalman滤波降低监测数据噪声的效果更好，得到的数据更准确。
　　(2)开展了特大跨轨道悬索桥基于有限测点变形监测数据的全桥状态反演方法研究，分析了温度荷载对桥梁变形的影响，提出一种随月份变化的多元线性回归模型，用于剔除变形监测值中的温度荷载，利用剔除温度荷载的变形数据反演全桥状态。分析了测点数、测点位置对荷载识别效果的影响，得到了重庆鹅公岩轨道悬索桥测点的合理布置方案。结果表明：温度荷载对桥梁变形影响较大，在进行有限点反演时应剔除变形数据的温度响应；当测点数越多，反演的全桥结构受力状态越准确，当测点数增至一定数量时，提高精度并不明显，测点均分布置反演精度比测点集中布置在内力或变形最大处的反演精度更高。在有限测点条件下，重庆鹅公岩轨道悬索桥测点合理布置方案为：测点数为13，测点位置为主跨L/8、L/4、3L/8、L/2、5L/8、3L/4、7L/8；边跨L/4、L/2、3L/4。
　　(3)开展了特大跨轨道悬索桥基于变形包络的安全评估方法研究，通过重庆鹅公岩轨道悬索桥的变形监测数据，用变形包络法对其进行安全评估。结果表明：在所选时间段内，主跨L/4、L/2测点的实测变形值均在理论计算变形值内，桥梁处于安全运营状态。
　　(4)分析了列车轴重、人群荷载对变形包络中理论计算变形值的敏感性，提出了一种基于实测数据的理论计算变形值修正方法，用修正后的理论计算值对重庆鹅公岩轨道悬索桥进行安全评估。结果表明：列车轴重变化和人群荷载对理论计算变形值反应比较敏感，当设计列车轴重与实际列车轴重相差20kN时，实际理论计算变形值与设计理论计算变形值的相对误差约为10%；设计人群荷载与实际人群荷载相差0.5kN/m2，实际理论计算变形值与设计理论计算变形值的相对误差约为5%。基于实测列车轴重运用数理统计方法对理论计算变形值进行修正，修正后的理论计算变形值比修正前的理论计算变形值相对误差减少了约15%。