螺栓连接作为一种连接形式广泛应用于各种工程领域中,其连接可靠性是结构整体安全的重要保证。在长期内外因素的共同作用下,螺栓功能将会发生退化,从而导致螺栓预紧力损失和松动,进而可能导致结构整体破坏。因此对螺栓连接节点进行损伤检测定位、损伤程度估计和剩余寿命估计具有重要的理论和工程实用价值。超声导波作为一种在波导中传播的应力波,具有对损伤敏感、能量衰减小等优点而被广泛应用于结构健康监测领域。本文以钢结构中的螺栓连接节点为研究对象,以超声导波作为检测手段进行了螺栓预紧力的表征和松动螺栓的定位检测。本文从弹性力学理论出发,推导了有边界无约束的自由板中的Lamb波的传播特性方程,并以数值解法绘制了板中的Lamb波频散曲线,分析了其频散和多模态现象,给出了实验激励频率的选择依据。针对实验发射信号的调制问题,本文从信号处理技术出发,说明了加窗对信号的影响,分析了周期数目对调制信号时域和频域的影响。本文将赫兹接触理论与波的平均能量密度相结合,在理论层面上分析了螺栓预紧力变化对导波信号能量的影响。对于单螺栓的预紧力变化情况,本文分别以信号时域能量、频域能量、首波幅值、平均周期图谱峰值、小波分解与小波包分解的各阶信号能量和短时傅里叶变换的功率谱进行了表征。实验发现导波信号的时频域能量随着螺栓预紧力的增大而逐渐增加。首波幅值和平均周期图谱峰值在某种意义上也是信号能量的反映,因此这两种指标对螺栓预紧力也具有较好的表征效果。通过将信号进行小波分解和小波包分解处理后发现两者的低阶成分与信号时频域表征效果相似。关于于松动螺栓定位问题,本文分别就密集型螺栓群节点和稀疏型螺栓群节点两种结构类型进行了研究。对于密集型螺栓群节点,以信号相似度和均方差为基础指标进行了螺栓节点损伤程度的估计,通过提出的行列定位方法对单螺栓松动进行了定位研究;对于稀疏型螺栓群节点,以波达时间和首波峰值为基础指标对单螺栓松动和多螺栓松动进行了定位研究。为解决有基线定位问题的局限性,本文进一步对基于时间反转的无基线定位技术和基于周期图谱的瞬时基线定位技术进行了研究。实验发现基于时间反转的无基线定位技术的相似程度指标对于螺栓松动这一损伤类型并不敏感,不能达到松动螺栓定位的目的。通过提取等长路径的首波幅值作为瞬时基线技术的特征指标,本文实现了松动螺栓的定位研究。在无法精确确定损伤阈值的情况下,本文提出了根据迭代计算所得各路径损伤指标稳定性定位的方法,并且取得了良好的效果。