钢绞线作为核心受力构件大量运用于土木工程结构中，如预应力混凝土桥梁、斜拉桥拉索、拱桥吊杆等．一方面，长期服役状态下锚固钢绞线发生蠕变、松弛致使钢绞线应力水平严重退化．另一方面，预应力混凝土结构的的温升温降、收缩徐变均会导致预应力发生变化．长期运营后预应力钢绞线一定程度上遭受腐蚀、荷载冲击，剩余拉力下降，致使预应力混凝土桥梁跨中下挠过大、梁身开裂，严重时威胁桥梁安全，结构耐久性、安全性和承载能力严重退化。
　　为了结合超声导波技术与声弹性相关理论开展钢绞线工作应力的无损检测，本文采用理论分析、有限元模拟与试验研究相结合的方法，研究超声导波在不同应力钢绞线中的传播特性这一关键问题。根据固体声弹性理论，研究超声导波L(0,1)模态波速随钢绞线张拉力的变化规律，为开展钢绞线工作应力的无损检测提供理论基础与技术支撑。主要进行了以下几个方面的研究。
　　(1)超声导波在高强钢丝和钢绞线中传播的数值模拟。基于瞬态动力学建立起三维几何模型，详细介绍了模型参数的设置、单元网格的划分、激励荷载的设置。通过节点的加速度、位移时程信号，传播的应力云图直观的观察到超声导波在高强钢丝和钢绞线中的传播规律。超声导波的数值模拟为后续声弹性效应的数值模拟奠定了基础。
　　(2)结合超声导波，基于等效弹性法对高强钢丝和钢绞线中的声弹性效应进行了数值模拟。根据体波的声弹性公式将不同应力下的二阶弹性常数和密度换算成等效二阶弹性常数和等效密度，在进行超声导波的模拟，根据不同等效应力下节点的加速度时程信号分析群速度的变化规律。同时分析了不同等效应力下钢绞线中导波模态在频率-波数域中的变化规律，间接得到相速度随等效应力的变化规律。
　　(3)对钢绞线张拉力作用下的接触作用进行了精细的分析，模拟真实拉力作用下，超声导波的传播规律。拉力作用下，钢绞线接触区域产生应力集中，导波模态在频率-波数云图中发生显著变化。频率-波数云图在200kHz和600kHz频率附近出现了模态上的分叉，模态分叉程度随着应力的增大并未发生剧烈的改变，而从能量角度分析，随着应力的增大，频率-波数云图颜色逐渐变浅，能量下降。
　　(4)进行了钢绞线张拉实验与超声导波实验，分别激励100kHz，200kHz,300kHz频率的信号，分析导波首波波速随拉力的变化规律。结果表明:导波飞行时间随张拉力的增大而近似线性增大，即随着张拉力的增大首波波速下降，不同频率的导波信号飞行时间随张拉力变化都具有相似的规律。对2根钢绞线的实验曲线进行直线拟合，拟合直线的确定系数R2都不小于0.8504，说明线性规律强。加卸载过程飞行时间随张拉力变化的差异，主要是由于卸载后钢绞线残余应力的影响所致。
　　(5)实验中钢绞线张拉力越大，伸长量也越大，伸长量导致导波飞行时间的变化占总变化量最小为16.5%，因此实验中不能忽略伸长量的影响，但不影响导波飞行时间随张拉力的的变化趋势。导波首波波速随着频率的增大而下降，具有类似于钢丝中导波的频散特性。对比钢绞线有限元与实验结果，该实验验证了钢绞线中的声弹性效应。