近年来,预应力混凝土结构在国内外桥梁建设中得到了广泛应用。然而由于材料不合格、工艺水平不够等因素,实际桥梁经常出现预应力管道灌浆不密实的情况,严重威胁桥梁的使用寿命和运营安全。如何对预应力管道灌浆密实度进行高效准确地检测成为亟待解决的问题。压电陶瓷集传感和驱动为一体,具有成本低、功耗小、频响范围宽等优点,在结构无损检测和健康监测领域潜力巨大。本文利用压电陶瓷超声波,提出基于小波包分解和贝叶斯分类器的预应力管道灌浆密实度检测方法,开展了一系列数值模拟和实验研究。本文主要的研究内容如下:(1)建立预应力管道灌浆缺陷检测的多物理场耦合有限元模型,探究压电陶瓷驱动器激发的超声波在不同管道灌浆工况下的波场分布规律,验证基于压电陶瓷超声波进行预应力管道灌浆密实度检测的可行性,并为实验研究提供指导。(2)针对实际工程中的部分灌浆和空洞两类典型的灌浆缺陷,设计六种灌浆工况(0%灌浆、60%灌浆、90%灌浆、4cm空洞、1cm空洞、100%灌浆)的预应力管道试件进行实验研究。传感器接收到的信号强度整体上随灌浆缺陷程度的增大而减弱,与有限元模拟结果吻合良好。(3)利用小波包变换对接收到的超声信号进行时频分析,获得信号在不同尺度下的小波包分量,构建所有小波包分量的能量分布向量,作为预应力管道灌浆密实度检测的特征指标。与传统的信号时域波形总能量或小波包总能量指标相比,该指标包含更多的结构信息,对灌浆缺陷更加敏感。(4)实际结构的超声波检测不可避免地存在一定的随机性,因此,利用贝叶斯分类器对不同的灌浆密实度工况进行分类和识别。分别将超声信号的总能量和小波包分量的能量分布向量输入贝叶斯分类器,结果表明,以小波包分量的能量分布向量为输入的贝叶斯分类器能够有效地识别出不同的灌浆工况,具有更高的准确率。(5)本文提出的基于压电陶瓷超声波的预应力管道灌浆密实度检测方法可实现沿管道长度方向更大范围的检测,并有潜力应用于实际预应力结构中管道关键部位的检测。实验探究了六种典型灌浆工况,若在实际应用中检测本次实验并未探究的灌浆工况,该分类方法将会把该灌浆工况分类至本次研究中与其最接近的工况。