基础设施是国家发展的重要支撑,但基础设施具有服役时间长、服役环境恶劣、失效规律复杂和破坏后果严重等特点。为保障基础设施安全运营,近30年来,国内外学者提出并研究结构健康监测方法,监测结构服役真实响应、损伤和性能退化,评估结构安全状态。但传统结构健康监测方法存在传感信息空间覆盖能力不足问题,需要研究基于大范围空间覆盖和密集传感信息的新型结构健康监测方法。本文以高性能分布式光纤传感技术为手段,充分利用其超长传感距离、分布式、高密度测量的特点,获取覆盖结构的真实应变响应分布,研究交通基础设施状态监测与评估新方法。主要内容具体如下:研究布里渊分布式光纤感知特征与结构状态分布特征提取方法和状态评估方法。首先,基于受激布里渊散射理论,研究在空间分辨率内结构响应非均匀分布时,分布式光纤的布里渊增益谱谱形变化特征,分析其对布里渊频移的影响规律。然后,提出将分布式光纤监测的结构状态分为区域和局部特征,并分别进行特征提取和表征,提出结构状态分布模式的模式匹配方法。最后,提出基于结构区域和局部状态变量幅值和状态分布模式的结构异常状态识别方法。研究基于分布式光纤桥梁结构全长应变监测与状态评估方法。基于分布式光纤监测桥梁结构全长空间应变数据,研究桥梁结构全长应变空间分布特征,提出基于主梁全长应变响应幅值和应变分布模式的桥梁状态监测与评估方法,进一步建立基于分布式应变监测数据的桥梁全长位移计算方法。上述方法在我国一座大型悬索桥得到应用和验证。研究基于分布式光纤长距离应变监测数据的路基沉降分析方法。首先,研究埋入式应变传感光缆与路基耦合作用机理,分析路基沉降对光缆应变分布变化的影响规律,提出长距离路基沉降监测与定位方法,包括基于光缆局部应变分布波动幅度变化的轻微沉降监测与表征方法和基于区域应变分布变化的严重沉降监测与表征方法;提出基于定点应变光缆的路基沉降位移监测方法。其次,设计并布设高海拔多年冻土路基分布式光纤沉降监测系统试验段,通过现场测试,论证分布式光纤监测技术用于冻土路基监测的可行性。最后,采集试验段路基短期和长期的应变分布数据,分析路基纵向应变分布和变化特征,并采用本文提出的路基沉降监测方法进行数据分析,对方法的有效性进行验证。研究有砟铁路道床自感知轨枕状态监测方法。首先,研究集成准分布光纤光栅的混凝土预应力自感知轨枕。其次,研究轨枕制造阶段和早期存储阶段的应变状态变化与预应力损失规律。最后,研究自感知轨枕在铁路道床系统中的耦合响应特征,提出基于轨枕应变响应变化的轨枕裂缝损伤和道砟非均匀沉降监测方法。研究结构分布式动态应变光纤监测方法。研究基于“斜坡法”和差分双脉冲技术的结构分布式动态应变的布里渊时域监测方法(SA-DPP-BOTDA),分析SA-DPP-BOTDA的分布式动态应变的传感特征与精度,并通过桩和悬索桥对本文提出的方法进行验证。