桥梁的荷载作用十分复杂，种类很多，分布各异。各种自然荷载（如风压力、水流压力等），随时间、空间的变异性很大。关于运营交通荷载、施工荷载，虽有规定的额定值加以限制，但随着经济的发展以及各地条件的不同，变化和差异往往也会很大，常常突破规定的限制。各种荷载还会以不同的方式共同作用，使得它们的相互组合出现复杂状况。对荷载进行研究的基本目标，就是弄清各类荷载的概率分布和统计参数，并研究它们的作用效应及其组合。
过去人们往往只注重于荷载的某个定值（如标准值或最大值），关于荷载变异性的资料就相对缺乏，进行可靠性分析需要用数理统计的方法去确定它们的概率分布，就需要获得荷载的各种统计数据，而桥梁健康监测系统对于荷载模型的概率分布的确定提供了大量的实测资料。
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在确定各种荷载的概率模型时，既要使其尽可能符合荷载自身的变化规律，又要便于分析计算，因此在很多情况下，出于计算简便的考虑，不得不加以适当简化，选择那些在数学上研究得比较充分而又便于计算的概率模型。
在应用健康监测系统进行数据整理和统计分析中，主要过程如下：
(1)对监测系统输出的车辆、温度、风环境监测数据进行抽样，以获得具有一定容量、典型性、代表性的荷载样本或样本函数。
(2)根据样本统计量对荷载随机变量母体的统计参数作出估计。其方法有矩法、极大似然法、最小方差无偏估计法以及贝叶斯法等。
(3)对统计参数进行检验，以判别各样本是否存在显著差异。检验方法有U检验法、t检验法、F检验法等，分别用于对均值和方差的检验。
(4)进行概率分布的优度拟合检验，确定荷载变量是否服从某种理论性的分布函数。
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