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力学是研究物体宏观运动规律的科学。在大多数情形下，对于力学问题的研究是：首先根据具体问题作出假设，提出力学模型，建立基本方程；然后通过数值计算，获得数值结果；最后通过实验测定，验证数值结果的正确性，这可以称为力学的正问题。研究桥梁结构的力学响应，其主要目的在于确定它的强度、刚度和稳定性，这是力学正问题的一项主要任务。所谓力学反问题，一般是指利用监测系统获得的测量数据来构造力学模型或确定基本方程中的参数，也包括在某些给定条件下，如，在满足强度、刚度和几何约束等条件下，寻求结构的最佳设计方案的问题。

一般而言，一个完备的力学系统由这些因素构成：作用(对于动力情形又称为激励或输入，对于静力情形称为荷载)；作用效应或响应；结构(作用对象)的系统力学特性，包括结构刚度、强度、几何约束、固有频率等。力
学问题大致可以按欲求上述三者之中的哪一个而归纳为四类[5]：
第一类：己知系统作用和系统力学特性，求结构的作用效应或响应。这类问题是工程中最基本和最常见的问题，其主要任务在于验算结构、构件在工作时的效应是否满足预定的安全要求(安全性)和其它给定指标(如耐久性指标、适用性指标)。若涉及到静力，这种问题就与结构的设计工作有直接关系；若涉及到动力时，一般为已设计好的结构。这类问题可称为力学正问题。
第二类：己知作用和作用效应或响应，求结构的系统特性。可以称这类问题为系统识别。这种问题在复杂系统的研究、系统的故障诊断以及在线监测等课题中都会出现。所谓求系统特性，主要是指构造系统的模型或确定已知模型的某些参数。通常，利用监测数据构造模型，称为识别，而利用实测数据来确定已知模型的某些参数，则称为参数识别，有时也称为参数估计。系统识别属于第Ⅰ类力学反问题。
第三类：己知结构的系统特性和作用效应(响应)，求作用。这类问题可以称为环境预测。有时为了保障结构在服役时不发生破坏，需要通过监测系统记录结构的作用效应或响应，以估计结构工作在怎样一种力学、物理环境中，以及结构工作时加在结构上是怎样的一种作用，这样才能有根据地得出结构安全方面的结论，才能有根据地为结构制定和设计可靠的安全措施。当以求得作用在结构上的物理环境为主要目的时，可称为环境识别；当以求得作用在结构上的荷载、不均匀沉降为主要目的时，可称为荷载识别。这类问题又称为第Ⅱ类力学反问题。
第四类：己知结构的系统特性和部分作用效应(响应)，求全部或其余部分的作用效应。这类问题可称之为场效应识别。由于监测系统的技术限制，所监测部位往往不是真正关心的关键部位；同时，由于结构内部力学场往往随着时间变化的，监测的初始关键部位有可能随时间漂移为非关键部位；有时，需要对除了关键部位以外的未作监测的结构部分的力学场加以考察。这时，就需要利用监测系统所获得的部分点的测量值来确定其余点的测量值，或确定整个结构的场效应。这种问题是介于力学正问题和力学反问题之间的一种特殊问题，称为第Ⅲ类力学反问题。