对于大型土木工程结构如桥梁、隧道、大坝等,由于其投资大、服役周期长,使用环境恶劣等,结构的安全性备受人们的重视。应力应变是反映结构力学特征和材料性能的重要参数,利用光纤传感技术测量应变已经是工程技术人员采用的一种重要方法。同传统的电测传感器(如电阻应变计)相比较,光纤传感器具有稳定性好、耐腐蚀、抗电磁干扰、体积小、重量轻、灵敏度高和准分布测量等优点。在光纤传感器中应用最广泛的当数光纤光栅传感器,它以其独特的优点和优异的特性获得了结构健康监测的青睐。然而光纤光栅对应变与温度都是敏感的,因此以光纤光栅作为传感元件的光纤光栅传感器,存在温度和应变交叉敏感问题。光子晶体光纤本身具有对温度不敏感的性质,消除了交叉效应,而且传感头的灵敏度还可以通过改变光子晶体光纤的几何形状来调整。本文采用有限元法,较为深入地对光子晶体光纤(PCF)进行了研究,特别对横向应力传感的PCF进行了仿真计算。主要进行了如下工作：1.对光纤传感器在国内外的发展及研究现状做了综述,论述了光子晶体光纤的研究现状及其在传感器领域的应用。介绍了光纤的基本结构、光纤的分类、光纤的传光机理和光纤传感器的工作原理及其在土木工程中的应用。2.以全内反射的光子晶体光纤为例,建立了在横向力作用下的光子晶体光纤传感结构模型。利用有限元分析软件,对不同结构参量的PCF结构进行了仿真分析。分别讨论了空气孔层数N、孔径d、孔距Λ及填充率f对PCF结构横向变形的影响,并对PCF结构进行了优化设计。优化出较合理的PCF传感结构参量的取值范围：填充率f的优化取值是0.6-0.8,孔距Λ的最优取值是6μm-9μm,空气孔层数N的优化取值是5-10。以PCF为传感元件的光子晶体光纤传感器可以根据其用途,并兼顾制备工艺的难度、成本来选择合适的PCF结构参量取值。3.结合光纤光栅传感器工程实践的经验,选用金属管式的封装方式,采用内部埋设的安装方法,设计了光子晶体光纤光栅应变传感器用于监测钢筋混凝土简支梁的试验方案。探索了将光子晶体光纤光栅传感器用于工程的模型试验中,为以后的工程应用提供参考。