随着国家经济的快速发展,各种大型土木结构也不断涌现,但结构长期受到荷载及其自然灾害的影响,易遭到损伤、侵蚀,造成结构破坏,因此,监测结构在服役期中是否安全,已成为一个重点研究课题。以压电陶瓷为代表的智能材料因具有经济环保、响频范围广、易加工剪裁、集驱动与传感功能于一体等优势,在结构智能监测领域被广泛应用。本文充分利用压电陶瓷在结构智能监测领域中的优点,提出了基于压电陶瓷的结构损伤监测的新技术,开展了基于压电波动法的桥梁伸缩缝疲劳损伤监测以及波纹管密实性检测试验研究,验证了新技术对疲劳损伤识别及密实性缺陷检测的可行性,具体研究工作如下:(1)总结了当前桥梁伸缩缝疲劳问题、预应力波纹管压浆不密实问题的研究现状以及压电陶瓷在土木结构损伤监测方面的运用,为试验研究的开展提供理论依据。(2)采用压电波动法对桥梁伸缩缝结构的疲劳损伤问题进行了监测试验研究。试验结果表明,随着疲劳损伤程度的增加,压电传感器接收的信号幅值和小波包能量呈现出递减趋势;由于试件横梁两侧受力不均匀,导致试件南侧焊缝的疲劳损伤远大于北侧损伤,因此,从时域信号和小波包能量可以看出,南侧传感器接收到的信号幅值和能量值远小于试件北侧;同时,在该试验过程中,采用百分表对试件的刚度进行观测,发现该种方法仅能表征结构整体损伤性能,而压电波动法却能准确识别损伤程度与位置,也进一步说明了压电波动法对于桥梁伸缩缝疲劳损伤监测的有效性和可行性。(3)针对预应力波纹管压浆不密实缺陷问题,提出了基于压电波动法的密实缺陷检测方法,设计了一组曲率较大的波纹管试件,并以此作为试验试件。通过试验表明,随着灌浆量的逐渐增大,信号幅值也逐渐增加,小波包能量值随之增大;当灌浆程度达到某一传感器所在的平面时,该传感器接收到的时域信号、频域信号以及小波包能量都会产生急剧增大,而随着灌浆程度继续增加,各项参数也会进一步增大,这是由于波纹管的空隙边界反射应力波导致的。之后,各项参数将保持稳定,不会随灌浆量的增加而发生变化。上述试验研究证明了波动法能够有效地检测波纹管的压浆质量。