随着科学技术的不断发展,石油成为推动世界各国经济持续发展的不可或缺的源动力。我国对原油的需求量也不断的增大,是当今世界第二、亚洲第一大石油进口国,进口石油的90%通过海上船舶运输完成。因此建设具有大规模卸载能力的海港码头设施是非常重要的,而沉箱式靠船墩平台是码头结构的主体,并且其处于较深的海水中,受到外界荷载的冲击非常严重,码头的泊稳条件也极其复杂。为了保证码头的安全运营以及对类似结构的受力特点作进一步的研究,对结构进行全天候监测是十分必要和具有现实意义的。另外,目前在众多码头沉箱式靠船墩设计过程中,存在诸多现实亟待解决的问题,也可通过这种监测来作为解决的一种参考途径。本文基于光纤光栅传感技术,对大连新港某30万吨原油码头的主体结构—沉箱式靠船墩及其附属结构一下承式钢管混凝土拱桥成功地建立了健康监测系统；对结构进行全天候实时监测,得到相应位置的响应参数。并以美国NI公司的虚拟仪器开发软件LabView作为开发平台,实现了监测的自动化控制。本文的主要内容如下：(1)首先,给出了一般壳元轴对称薄壳理论的基本计算公式,分析了一般平面壳单元可以看成是平面应力单元和平板弯曲单元的组合,假设其单元刚度矩阵可以由这两种单元的刚度矩阵组合而成,给出了响应的刚度矩阵形式。其次,探讨了应用柱坐标变量分离法来求解作用于单一大直径圆柱形桩柱上波浪作用力的方法,以及采用我国现行规范计算了船舶靠岸时对护舷的撞击能量和船舶在风、流作用下对码头的挤靠力。最后,对结构进行有限元分析,利用ANSYS软件建立了靠船墩和钢管混凝土拱桥的有限元模型,全仿真模拟结构在复杂外部荷载作用下的受力特点,给出了结构前十阶自振频率和相应的模态特征。(2)进行了码头健康监测系统的前期建设。通过传感器的选取原则及比较分析,确定了本测试项目以光纤光栅传感器为最佳传感器。介绍了光纤光栅温度及应变传感器的传感原理,并对用到的两种封装FBG传感器进行标定试验,证明了传感器此种封装工艺的可行性。最后,使其应用在大连新港某港区30万吨原油码头主体结构中,并从静力学和动力学(EI法)两方面对传感器进行优化布置,建立了结构健康监测系统。(3)介绍了系统软件的设计,基于LabView软件开发了结构健康监测前端显示系统,实现了无人看守、自动生成报表等功能。解调仪采集到的数据可以根据用户的需要选择相应的数据管理方式,同时可以对采集到的数据进行实时频谱分析和小波分析,并对结构进行损伤识别和安全评估。利用建立的监测系统对码头进行全天候健康监控,采集到的波浪荷载、船舶撞击以及系缆力对靠船墩的动力响应,得到荷载响应峰值,然后使其和有限元模拟计算结果进行对比分析。分析结果显示,应力应变监测数值和理论结算结果沿沉箱高程变化趋势基本保持一致,两者差别均在一定范围之内,说明监测系统监测数值合理,对结构进一步分析可以提供可靠的数据保障。