随着科学技术和社会经济水平的快速发展,桥梁在交通运输行业中的地位也愈加重要。全国80多万座桥梁如何准确地获知每座桥梁的健康状况,并对桥梁损伤进行针对性的维护和保养已经关系到千千万万人民的人身和财产安全。光纤在检测物理量的变化方面具有传统传感器所不具备的高灵敏度、高抗干扰能力、广阔的适用范围等优点,对桥梁的应变、振动频率等方面都能准确快速地进行测量。本文首先介绍了光纤传感器的发展和应用,并对光纤传感器的原理、优缺点进行了阐述,然后便是利用光纤对桥梁的挠度、应变、自振频率进行了详细的测量和分析。本论文的主要研究内容包括:(1)针对半导体或其它类型光源在桥梁挠度检测实际使用时存在的问题,研究了采用单模光纤输出的光纤光源在系统中应用的可行性。推导了单模光纤纤芯半径和远场光斑半径的关系,发现随着纤芯半径的减小,基模的模场直径或光斑尺寸先减小后增大,并在实验上做了测量和验证,为选择最佳的光纤尺寸提供了依据。接着,设计制作了采用光纤光源的挠度测量系统,对该系统进行标定,然后在厦门市BRT桥梁进行实际检测,得到桥梁在行车时的挠度动态变化曲线。(2)介绍了光纤布拉格光栅的原理和基本特征,运用光纤布拉格光栅应变传感器检测桥梁应变的变化。通过研究简支梁跨中挠度和应变的关系,提出通过测量桥梁跨中的最大应变值实现桥梁跨中最大挠度的监测方法,并在厦门BRT实桥上做了测试和验证。测量结果表明,通过桥梁跨中的最大应变估算桥梁的最大挠度,与挠度直接测量结果的误差在3.3%之内。采用这一方法,可以比较准确快速地获得桥梁挠度信息,为实时监测桥梁挠度变化提供了一种新的途径。(3)为了提高无载情况下桥梁自振频率测量的准确性,我们首次采用平均周期图法对光纤布拉格光栅应变传感器获得的实验测量数据进行分析,得到了桥梁的自振频率。另外,还对有载和无载情况下桥梁振动频率进行了比较和分析,得到了有价值的结果。