随着国家对钢结构的大力推广,钢结构已经在海洋结构物、铁路桥梁、建筑结构等各行各业得到了广泛的应用。高强螺栓摩擦型连接已成为钢结构十分常见的连接形式,其作用是通过压紧的连接板之间的摩阻力来传递节点力。现有桥梁施工中通常采用扭矩法检查高强螺栓的张紧力,其扭矩系数具有一定的离散性,且不能重复检测。本文以实际钢桁梁桥节点板为背景,提出一种直接衡量高强螺栓张紧力的超声检测方法,基于节点板粗糙接触面的分析,利用超声波在不同压紧程度节点板处反射和透射波的差异,定量检测节点板之间的压紧力,进而推算高强螺栓的张紧力。为高强螺栓施工质量评估提供一种高效的检测方法,也对在用钢结构衡量节点板之间的技术状态提供了一种无损检测的手段,具有重要的应用价值。论文介绍并对比了粗糙接触面的三种分析理论,得出分形理论解决粗糙接触问题的结果有良好的准确性、确定性和唯一性,使用分形理论建立了节点板接触面压力与真实接触面积的数学模型,确立了节点板间真实接触面积随板间压力的变化曲线。根据超声波在拼接板中及接触面上的传播特性,在方法上考虑了超声波衰减问题对结果的影响,定义了一次回波和二次回波等两个损耗率指标,并建立了回波损耗率指标与接触面真实接触面积的关系模型。按照上述回波损耗率模型,结合ABAQUS对节点板的在各种工况下的受力分析结果,在MATLAB中使用数值方法求解了回波损耗率随高强螺栓张紧力的变化曲线。设计制作了两组节点板试件,在实验室条件下,采用压力机压紧节点板模拟高强螺栓连接,开展了不同压紧程度下的超声试验,分析了超声波两个回波损耗率指标与板间压力和发射信号电压的关系。试验结果表明:在节点板压力较大时,超声数据能准确反映节点板的压紧情况,在检测超声强度较大时,使用二次回波损耗率指标更具优势,从而验证了超声回波损耗率与高强螺栓张紧力关系模型的准确性,并为高强螺栓的现场检测提供了依据。按照实桥标准设计制作了两组节点板试件,在施工现场使用电动扳手进行高栓施拧,利用便携式超声探伤仪开展了不同施拧状态下的超声实验,使用本文提出的方法计算了实测高强螺栓张紧力,并与实际高强螺栓张紧力做了对比,得出本文提出的检测方法测量精度在5%以内,可以满足工程中对高强螺栓张紧力测量精度的要求。证明了本文所提出的基于超声回波的高强螺栓张紧力检测方法对于施工和在用的高强螺栓摩擦型连接的整体工作性能评估和高强螺栓张紧力检测具有重要的应用价值。