钢管混凝土结构是一种应用十分广泛的组合结构,它充分发挥了钢材的抗拉性能和混凝土抗压性能,弥补了两种材料各自的缺点。然而,由于施工不善等多种因素的影响可能造成界面剥离的产生,严重影响钢管对混凝土的约束作用,进而对构件的承载力、延性等造成较大影响,形成安全隐患。因此,对钢管混凝土的缺陷进行检测是十分必要的。超声导波检测技术具有高效、快速、检测范围广等特点,并且已广泛应用于结构缺陷检测中。对于超声导波在钢管混凝土中传播特性分析是目前这个领域最关键的科学问题,亟需通过系统的研究加以解决。本文主要通过理论分析、试验验证和数值模拟相结合的方法,对超声导波在钢管混凝土中的传播特性进行了系统的研究,主要研究内容包括:首先,根据现有研究成果,根据弹性波动理论推导出超声导波在钢管混凝土中的频散方程。在给定材料参数和几何参数的条件下,利用Matlab软件编程并求解超越频散方程,并绘出制导波群速度和相速度的频散曲线。通过改变材料参数和几何参数,对超声导波的频散曲线特性进行参数分析。结果表明,超声导波在钢管混凝土中传播时具有频散特性和多模态特点,不仅与外部钢管的“频厚积”有关,而且与混凝土的材料参数有关,为利用超声导波对钢管混凝土结构进行损伤检测奠定了理论基础。其次,根据主动波动法设计了两种试验系统,分别进行了频散性能验证试验及损伤识别试验。通过布置环形阵列的PZT陶瓷元件(镐钛酸铅),激发各个频率的L(0,2)模态超声导波,并进行传感信号分析。利用飞行时间法计算得到超声导波的群速度试验值,将试验值与频散曲线对应的理论值进行对比,经过误差计算,最大误差不超过7%,表明试验结果与理论值非常接近,间接地验证了所得到的超声导波在钢管混凝土中的频散方程及频散曲线的正确性。另外,根据频散曲线并基于能量法,对钢管混凝土界面剥离损伤进行了识别。激励不同频率的L(0,2)模态超声导波,使其分别在健康状态下及带有损伤状态下的钢管混凝土中进行传播,发现超声导波会产生能量衰减,并且在带有损伤的钢管混凝土中传播时,衰减更加明显,因此,试验表明可以基于能量法利用超声导波对钢管混凝土进行损伤识别,并进一步提出了损伤系数的概念,对界面损伤程度进行表征。最后,利用ABAQUS有限元软件对超声导波在钢管混凝土中的传播过程进行了数值模拟。有限元分析可以有效地避免环境因素及试验仪器精确度的影响,通过模拟接收到的信号并结合飞行时间法,计算得到不同频率下的导波速度,并与理论值进行对比,最大误差不超过3%,验证了本文推导的频散曲线的正确性。