正交异性钢桥面板凭借整体性好、承载能力大、自重轻、施工快、结构美观等优点,成为目前国内外中大跨径桥梁普遍采用的桥面结构形式。然而在整体结构荷载和局部车轮荷载的长期反复作用下,正交异性钢桥面板的疲劳问题日益突出,针对其运营状态下的疲劳裂纹诊断和监测尚无切实有效的方法。本文利用声发射技术在裂纹监测中的优势,充分考虑钢桥面板的受力特点、几何特征和工作噪声,提出改进声发射时差图法进行正交异性钢桥面板疲劳裂纹定位。本文主要的研究内容如下:(1)对时差定位法、单传感器模态分析法、波束形成法、时差图法等现有的声发射定位方法进行综述,从原理上阐明了时差图法对正交异性钢桥面板等大型复杂结构进行损伤定位的优势。时差图法通过预先获得断铅模拟声发射源的多点实测数据构建结构的时差分布图,然后采用加权算法进行损伤声发射源定位,能够考虑声发射波在传播过程中的波速改变、反射和频散现象,具有更高的定位精度。(2)对钢板中声发射信号的产生及传播过程进行有限元模拟,通过分析不同传播距离的声发射波形,研究声发射波在钢板中传播的特征,验证兰姆波的频散和多模态现象,及其对声发射定位的影响。(3)通过正交异性钢桥面板足尺模型损伤定位实验,对比时差图法和时差定位法在简单结构(平板面)1.2m×0.8m和复杂结构(带肋面)1.2m×1.2m范围内的定位效果。结果表明,时差图法在模型平板面和带肋面的平均定位误差为91mm,远小于时差定位法的平均定位误差293mm。(4)针对兰姆波的频散特征、结构工作噪声的干扰和时差图法的插值效率需求,提出基于小波变换和径向基函数插值的改进时差图法。采用连续小波变换确定声发射信号的到达时间,并利用径向基函数对时差矩阵进行插值,以获得更加精确的时差分布图。通过某运营状态下的悬索桥正交异性钢桥面板损伤定位实验,对比改进时差图法、传统时差图法和时差定位法的定位结果,三种方法在3m×3m范围内的平均定位误差分别为146mm,219mm和547mm。结果表明,本文所提出的改进声发射时差图法对正交异性钢桥面板具有更高的损伤定位精度和实际应用价值。