近年来,钢管桁架拱结构因其造型优美、受力合理而被广泛应用于各种现代建筑物中。随着桁架拱结构的样式及功能多样化、复杂化,桁架拱结构的安全性成为了亟需解决的一大问题。焊缝质量是衡量钢管桁架拱结构安全性的重要标准,由于结构焊缝数量多,焊接作业困难,以及各种各样的焊接工艺导致焊缝的可靠性和安全性存在很大的不确定性,因此,为了能够及时发现焊缝的安全隐患,确保桁架拱结构的安全可靠,开展对焊缝的实时损伤识别和健康监测就变得尤为重要。本文提出基于压电阻抗法和压电波动法的钢管桁架拱结构焊缝裂纹损伤监测试验研究,具体研究内容如下:(1)总结了现有焊缝裂纹损伤检测技术的优劣性,介绍了当前压电陶瓷阻抗法与波动法在结构健康监测领域中的应用。随后对压电材料的发展应用、压电陶瓷的基本性能、压电阻抗法基本理论以及压电波动法基本理论进行了详细说明,为试验开展提供了必要的理论基础。(2)针对钢管桁架拱焊缝裂纹损伤问题,提出基于压电阻抗法的焊缝裂纹损伤监测方法。以实际工程中被应用于隧道支护的方钢管桁架三角拱作为实验试件,在预定位置布置两个压电陶瓷传感器,采集不同损伤程度下的机电耦合导纳。试验结果表明,电导纳曲线随着焊缝裂纹损伤的增大而向下方发生偏移;电导与电纳对结构加载呈现出相同的敏感性;电导对结构的焊缝裂缝损伤相较与电纳更为敏感;通过对导纳曲线和损伤指标的分析,可由导纳曲线的变化情况对焊缝裂纹损伤状态进行初步识别,再结合损伤指标可对静力加载大小及焊缝裂纹损伤程度做出准确的判断。(3)针对钢管桁架拱结构焊缝裂纹损伤问题,提出基于压电波动法的焊缝裂纹损伤监测方法。以实际工程中被应用于隧道支护的方钢管桁架三角拱作为实验试件,并在预定位置安装六个压电陶瓷传感器,记录不同焊缝裂纹损伤的传感器响应信号并进行时域和频域分析,再基于小波包理论对响应信号能量进行分析。试验结果表明,随着焊缝裂纹的增多与加深,压电陶瓷传感器时域和频域信号幅值以及小波包能量呈现出递减趋势;随着外界荷载的增大,压电陶瓷传感器时域信号幅值和小波包能量呈现出递增趋势;可以通过合理布置压电陶瓷传感器对焊缝裂纹位置进行精准定位。