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随着交通工程建设的迅猛发展，大型桥梁、道路结构的安全性、耐久性与正常使用功能日益受到关注。一些新型传感技术相继运用到交通工程的健康监测中，并得到迅速发展。FBG和BOTDR是两种先进的分布式光纤传感技术，它突破了传统的点式传感的概念，可以分布式连续监测结构的应变信息，为桥梁和道路结构的健康监测和诊断提供了强有力的监测手段。论文比较系统地研究了基于分布式光纤传感技术的路桥结构健康监测系统，取得了以下成果和创新：
（1）论文详细介绍了基于FBG和BOTDR的光纤传感及检测的基本原理，比较了两种技术的特点，构建了组合式光纤传感系统，并首次将该系统应用于试验梁和试验路面的健康监测。
（2）针对工程中使用的具有双层保护的传感光纤，从细观力学的角度建立了其基本模型，分析了涂敷和护套材料的弹性模量对光纤应变传感能力的影响，并比较了不同铺设长度下光纤的传感规律。研究表明，涂敷层和护套对分布式光纤应变检测结果有影响，这种影响主要表现在造成分布式传感光纤两端低传感段L<,low>内检测结果误差较大，对传感光纤中部的应变检测基本上没有影响。涂敷层由于具有较低的弹性模量，其对应变检测结果的影响比护套的人。对于一种标准单模光纤．当传感光纤铺设长度L大于5.9cm时，光纤低传感段L<,low>长度不再随着L的增大而变化，传感光纤L<,low>的这种变化规律对于分布式光纤应变检测非常有利。
（3）根据BOTDR光纤应变的测量特点，结合工程应用的实际需要，设计了一种自补偿光纤定位传感器，它既可以解决传感光纤断后熔接的空间定位问题，还可以降低BOTDR空间定位误差的累积；提出了一套方便实用的标定方法，针对一种单模光纤，给出了其应变影响系数和温度影响系数：并首次研究了传感光纤的疲劳性能，发现其至少可以承受100万次的疲劳荷载作用：对于布里渊信号中存在的噪声，提出了一种结合卡尔曼滤波和自回归算法的信号处理方法，并采用模拟数据验证了其有效性：对于FBG传感器，论文也进行了相应的标定试验，并研究了其疲劳性能。
（4）根据理论计算和专家经验，确定了桥梁监测系统研究的主要内容，包括混凝土与钢筋应变，预应力钢索的应力，桥梁关键部位的动态应变监测。分别设计了四个试验，包括
钢筋混凝土梁应变分布式监测、加固梁组合式应变监测、桥面板的正截面疲劳性能监测以及预应力索应力分布式监测。试验成果表明，基于FBG和BOTDR的组合光纤传感系统可以用于桥梁结构关键部位的温度、应变、位移、应力及裂缝监测，可以用于钢索和预应力索的应力监洲以及桥粱结构的动态应变监测。在以上研究成果的基础上，建立了基于FBG和BOTDR的桥梁结构健康监测系统基本框架。 （5）针对高速公路路面早期损坏现象以及路面长期使用中的损伤破坏，论文提出了路面结构健康监测的概念，设计并修建了一连续配筋混凝土路面板（CRCP），开展了FBG和BOTDR实时在线监测CRCP在硬化期阶段混凝土和钢筋应变的试验研究，对CRCP路面板混凝土和钢筋应变进行了分析，并根据钢筋应变计算了混凝土与钢筋之间的粘结应力，推导了路面板裂缝位置。在此基础上，确定了道路健康监测系统的基本思路，并构建了其基本框架。