通过结构健康监测系统获取结构振动（模态）、位移、应变等响应数据,进而分析结构行为、识别结构损伤以及评估结构性能已成为保障工程结构安全运营的有效途径。相比于模态类测量数据,应变测量数据包含大量非共振频带的有用信息;相比于位移类（加速度、速度、位移等）测量数据,应变测量数据直接关联结构的局部性态并且能够反映传感器附近区域的应力重分布,更加适合用来表征结构的局部损伤。然而,测量数据夹杂了测试误差以及环境与运营荷载等不确定性因素的干扰,有可能造成损伤误判;亟待监控和识别的既有工程结构,由于缺乏合适的基准模型而导致的建模误差加剧了损伤量化的不确定性;很多未严格考虑的损伤识别方法不再适用,基于应变测量数据的局部损伤表征优势尚未得到充分发挥。因此,有必要面向监测活动中获取的测量数据发展更加鲁棒与高效的处理和评价方法。本文聚焦不确定性因素影响下基于应变数据的结构局部损伤表征理论与方法研究,在评估已有方法适用性的基础上,为解决不确定性因素影响下遇到的问题,提出新的基于应变数据的结构损伤预警、单元修正与数据融合方法。具体研究内容如下:（1）针对三种典型的基于应变测量数据的结构损伤识别方法（直接损伤定位、相关性建模与灵敏度模型修正）,采用案例评估的方式分析不确定性因素影响下方法的适用性。首先评估从应变数据中提取的静态应变、模态应变和小波包能量应变三种损伤敏感特征直接定位损伤的有效性,明确这类方法仅适用于简单梁式结构,并亟待考虑时变荷载的影响;然后利用桁架梁桥节点损伤案例考察基于长期应变数据与温度数据相关性建模的损伤预警效果,发现由于时变荷载作用机理的复杂性以及测量信息的不完备,容易造成相关性模型的过拟合,导致该类方法难以识别结构早期损伤;最后通过立管模型结构数值案例探讨基于短时应变数据的结构模型修正遇到的测试与建模误差干扰问题,引入的递推估计方法和正则化方法被认为相比传统的梯度方法具有显著优势,但对于初始模型预估出现偏差的情况,已有的方法均存在较大的损伤误判。（2）提出了两种基于运营状态下长期应变监测数据的损伤预警与定位方法。环境与运营荷载等时变因素对监测数据干扰严重,而依赖时变荷载观测的相关性建模方法由于作用机理复杂和数据不完备而难以识别局部小损伤。本文提出利用应变监测数据中不同监测点数据间的关联性来表征其中某一应变测点数据的微小异常,提取对损伤十分敏感且对时变荷载效应不敏感的局部损伤特征,并形成损伤预警与定位算法。分别利用主成分分析和稳健回归分析来表征不同应变测点数据之间的关联性。具体来说:前者基于移动主成分分析并采用两两组合的方式,提取各应变测点对应的第二主成分得分矩阵的相对熵值作为局部损伤特征,采用格拉布斯检验法进行损伤预警;后者基于移动稳健回归分析,直接提取各应变测点数据与其余测点数据之间的稳健回归残差范数作为局部损伤特征,采用控制图法进行损伤预警。分别采用简化析架梁桥与高速铁路连续箱梁两个数值模型以及钢桁架试验模型作为研究对象,对提出的两种损伤预警与定位算法的鲁棒性与计算效率进行了较为充分的验证。（3）提出了一种基于短时应变测试数据的结构单元修正方法。模型不确定性尤其是建模误差对模型修正的迭代过程干扰严重,同时迭代变量维数过大也会引起相应的计算问题。本文发展一种使用结构局部损伤信息修正局部单元刚度的方法:选用低频带响应估计结果与结构质量和阻尼无关的传递率方法进行应变响应估计,对目标单元（应变测量单元）估计与实测的应变响应提取小波包能量应变,将两者残差范数作为目标函数并采用群智能算法修正单元刚度以获取目标单元的损伤量化指标,进而提出基于应变响应估计与群智能算法的单元修正方法。该算法可令与局部损伤无关的物理参数不参与单元修正过程以降低建模误差影响,并将迭代变量缩减为一个以提高收敛效率。分别采用立管和桁架子结构两个数值模型以及简支钢梁试验模型作为研究对象,对提出的结构单元修正算法的鲁棒性与计算效率进行了较为充分的验证。（4）提出了两种基于应变与位移数据的结构损伤识别方法。监测系统中对局部损伤敏感的传感器多分散式布设在若干易损部位,由于不确定性因素的影响导致仅通过某一应变测点的数据识别该测点位置处损伤十分困难。本文考虑应变与位移测量数据的互补性,在移动稳健回归分析的基础上提出基于应变-位移测点对的局部损伤识别方法,通过该方法提取只对应变测点位置损伤敏感且对时变荷载效应不敏感的特征融合数据;此外,在利用优化布置的位移测点的响应数据估计目标单元应变响应的基础上,提出联合应变与位移测试的结构单元修正方法,该方法可单独量化某一应变测量单元的损伤;采用数值与试验研究分别证实不确定性因素影响下上述两种融合应变与位移数据的损伤识别方法的有效性与鲁棒性。本文的最后结合前述基于应变数据的局部损伤表征方法,提出构建工程结构局部损伤识别指标体系的有关建议。