近年来,基于波动法的混凝土结构健康监测由于具有监测范围广、建设成本低、能够实现实时监测、主动监测等优点,受到人们的广泛重视。但是由于混凝土是一种多相复合胶凝材料,内部存在水泥、粗细骨料等各种组份,导致应力波在混凝土中的传播十分复杂,会出现严重的波包混叠,并存在严重的散射和衰减,进而导致应力波的分析和解释十分困难,限制了基于波动法的混凝土结构健康监测的大规模应用。由于时间反演方法不需要先验知识就可以实现信号的自适应聚焦,因此在结构健康监测领域引起了人们的广泛重视。本文将波动法与时间反演理论相结合,以混凝土材料为研究对象系统地研究了应力波在混凝土介质中的传播特性。此外,本文将基于时间反演的波动法理论引入到后张法预应力管道灌浆密实度监测中,在实际问题中验证了基于时间反演的波动法理论的应用价值。本文具体的研究内容和成果如下:(1)系统地研究了混凝土介质中应力波的传播特性和时间反演理论在混凝土介质中的适用性。本文将压电陶瓷传感器预先布置于混凝土材料的内部,充分利用压电陶瓷材料的双重感知、执行功能,将压电陶瓷传感器作为作动器和传感器使用,去激励或者探测应力波。并基于实验现象,充分研究了混凝土介质中激励信号的选取规律、应力波的传播速度、应力波波速与频率之间的关系、应力波传播的声学互易性、时间反演理论的适用性,输出信号的稳定性和输入信号与输出信号之间的关系。(2)基于Rayleigh阻尼理论,并利用时间反演方法的自适应聚焦特性,研究了混凝土介质中应力波的吸收衰减规律,建立了混凝土介质中应力波的吸收衰减准则。将Rayleigh阻尼模型与波动方程相结合,推导出混凝土介质中应力波的吸收衰减模式,提出了应力波吸收衰减系数的计算公式,即当阻尼比较小时混凝土中应力波的吸收衰减系数与应力波频率的平方成正比,并在素混凝土梁进行了实验测试,得出Rayleigh阻尼的质量阻尼系数α和刚度阻尼系数β。此外,为了验证质量阻尼系数α和刚度阻尼系数β的正确性,又进行了相关验证实验,证明了混凝土介质中应力波吸收衰减模型的有效性。(3)提出了一种基于波动法的可以有效监测后张法预应力结构中预应力管道灌浆密实度的方法,并进行了实验验证。具体的即:将可以径向均匀致动的压电圆环传感器和普通压电陶瓷片合理地布设于后张法预应力管道上,并结合时间反演理论,提出了应用于后张法预应力管道灌浆密实度监测的方法,最后进行了实验验证,取得了良好效果。