应用分布式光纤传感器监测路面结构内部应变信息以评价路面结构性能存在技术难点:光纤作为小尺寸高模量的传感器,与非均质、多层次、多孔的沥青路面之间存在较大差异,致使光纤传感器监测的结构应变通常与实际路面结构应变不同。在此背景下,本文针对光纤传感器和沥青混凝土在细观尺度下的协同变形进行了研究,提出了植入光纤的沥青混凝土虚拟试件的随机生成算法,采用离散元方法进行了小梁虚拟三点弯曲试验,研究了光纤传感器与沥青混凝土的协同变形特点,并分析了沥青混凝土的组成成分细观特征变化对光纤测量结果的影响。首先,本文借助Matlab编写了基于最小包围盒法的可自主控制多面体形态的集料生成算法;通过调研紧套光纤几何性质,生成了光纤传感器模型;在此基础上,结合区域内多个集料的投放替换技术,实现了植入光纤传感器的沥青混合料非均质(集料、砂浆、空隙和光纤)多层次(矿料级配)结构虚拟试件的随机构建方法。其次,通过分析PFC3D中各类细观接触的特点,结合混凝土试件中各相材料的力学特性,为各组成材料间的接触选取了合适的刚度和粘结模型;依据材料细观力学特性与宏观特性之间的关系,采用相关的宏观物理实验,为虚拟试验流程中材料参数环节的实现提供了方法,并通过对比室内试验结果验证了模型的有效性。再次,运用沥青混凝土小梁虚拟三点弯曲试验方法探索了植入光纤与否对混凝土宏观力学性质的影响;在三维尺度下分析了模型内部各相材料间微裂纹发展过程,并对试件进行分区标记,深入探讨光纤和混凝土应变变化,研究表明光纤的滑移现象自裂缝处向小梁两端逐步进行;依据光纤实际测量特点,通过分析测点光纤与被测沥青混凝土应变差值随跨中挠度的变化关系,获取了沥青混凝土开裂后光纤监测值和沥青混凝土应变间的换算方法,并采用单侧光纤滑移长度、绝对百分误差(光纤与沥青混凝土应变差值与沥青混凝土应变值)评价光纤的滑移水平,以AC-13小梁试件为例,最终计算得出的绝对百分误差为20.5%,单侧滑移长度为15mm。最后,利用已建立的模型进行小梁三点弯曲虚拟试验,揭示了集料级配、砂浆细观力学特性的规律性变化、空隙的细观结构、粗集料的细观形态特征等对光纤测量结果的影响,获取了差值变化率随结构参数的变化规律。研究表明,沥青混凝土中,集料嵌挤能力、沥青砂浆的粘结强度越强,光纤测量结果误差越小;单个空隙半径越小,光纤测量结果误差越小。此外,集料级配和沥青砂浆的粘结强度为影响光纤测量结果的主要原因,采用级配上下限计算得出的应变绝对百分误差相差5.6%,采用粘结强度上下限计算应变绝对百分误差相差9.8%,大幅高于其他因素的影响。