钢管混凝土结构由于高的承载力、良好的塑性变形及耗能能力以及施工方便、经济高效等优点被广泛运用于超高层建筑、大跨空间结构、特大桥梁、地下空间工程以及大型能源设施。在钢管混凝土结构中,钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向应力状态,提高了混凝土的抗压强度;钢管内部的混凝土可以借助内填混凝土的支撑作用增强钢管的稳定性,防止发生局部屈曲。因此钢管壁与核心混凝土之间界面的完整性是保证钢管混凝土结构发挥其力学性能的重要因素,而界面缺陷将降低钢管对核心混凝土的约束作用,并影响结构的力学性能。因此钢管混凝土结构的界面缺陷检测成为重要课题。近年来,针对常规方法在钢管混凝土结构界面缺陷检测方面的不足,学者们提出了基于压电陶瓷的钢管混凝土结构界面缺陷检测技术,在通过大量的试验研究证明该技术的可行性的基础上,开展了基于实际工程领域中的应用。为了研究基于压电陶瓷的钢管混凝土结构界面缺陷检测机理,分析结构中应力波的传播以及界面损伤对应力波传播的影响至关重要。本文采用谱元法分析压电陶瓷片与带界面缺陷的钢管混凝土结构耦合模型中应力波的传播规律,通过数值模拟探究基于压电陶瓷的钢管混凝土结构界面缺陷检测机理。本文的具体工作包括以下几个方面:(1)介绍了谱元法分析结构中波的传播的基本理论,并对谱元法在结构缺陷检测方面的应用进行了简要归纳。(2)根据谱元法基本理论,基于Matlab编制了钢管混凝土结构在集中力荷载作用下应力波传播的数值分析程序。利用该程序对有无界面剥离缺陷的钢管混凝土结构截面中的应力波传播进行了分析,并将模拟结果进行对比分析,说明界面剥离缺陷对钢管混凝土结构中应力波传播的影响。(3)采用实体谱单元对压电层合板结构进行数值模拟分析,并通过提高谱单元阶数的方法提高计算精度。该方法为压电板结构的模拟提供了一种高阶元法,同时也为谱元法模拟压电陶瓷片与主体结构的耦合提供了基础;(4)采用谱元法对钢管混凝土结构与压电陶瓷片构成的耦合模型进行数值模拟分析,并将模拟规律与试验结果进行对比,表明了谱元法研究基于压电的钢管混凝土界面剥离缺陷检测机理的可行性。通过研究结果表明,谱元法为模拟压电材料与钢管混凝土结构的耦合系统以及研究界面剥离缺陷检测机理提供了高效的计算方法。