现代重大工程的结构性能要求高,结构复杂,对其实施监测及时发现结构损伤部位及破环程度,评估结构安全性能,预测结构性能的变化和剩余使用寿命,对提高工程结构的运营效率、保障人民生命财产的安全具有极其重要意义。光纤光栅具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、体积小、重量轻、电绝缘、抗电磁干扰能力强、测量对象广泛、易构成传感网络、实现在线实时监测等优点。随着光纤光栅传感技术的高速发展,光纤光栅在结构健康监测领域引发了一场变革。本文主要内容如下：首先介绍了光纤光栅传感技术的优越性和发展现状,详细阐述了光纤光栅的结构和传感原理,进一步深入研究了光纤光栅应变和温度传感器的传感特性；随着光纤光栅的制造技术不断完善,逐渐显示出其不可替代性以及在各个领域的极大应用前景,利用它对结构进行健康监测,是土木工程领域发展的重要方向之一；其次提出平面二维光纤光栅应变传感器和空间三维光纤光栅应变传感器的设计。针对处于复杂应力状态下的工程结构出现的“维度匹配”问题,提出并研制了平面二维光纤光栅应变传感器和空间三维光纤光栅应变传感器,通过对平面二维光纤光栅应变传感器和空间三维光纤光栅应变传感器的开发及传感器特性的试验研究,能够解决处于复杂应力状态下的重大工程结构长期监测的问题,试验证明这两种多维光纤光栅应变传感器灵敏度高、可靠性好、对结构自身影响小、存活率高,不仅安装灵活而且还以可重复利用,能与待测结构很好的结合,适用重大工程结构的健康监测；最后针对光纤光栅传感器在沈阳文化艺术中心工程和国电和风铁岭台子山风电场风力发电机基础锚杆工程中的应用进行了研究,通过对沈阳文化艺术中心工程支撑体系中扣件式脚手架应变的监测,实现了对扣件式脚手架的稳定承载性能及安全性的评估；通过对国电和风铁岭台子山风电场风力发电机基础锚杆的监测来观察其应变的变化情况,实现了对风力发电机结构进行长期全程实时安全监测。