正交异性钢桥面板广泛存在于桥梁结构中,由于常年受交变荷载影响,纵肋与顶板连接处疲劳损伤是其最主要的失效形式。整个疲劳损伤过程中,早期疲劳占整个疲劳寿命比例接近90%,目前还缺乏有效的早期疲劳损伤检测手段,此外正交异性钢桥面板疲劳损伤评价方法有限,主要聚焦于模型预估的理论研究与宏观裂纹处理。基于以上两点,本文提出采用非线性超声技术进行正交异性钢桥面板疲劳损伤检测与评价,以非线性超声导波为检测手段,以非线性参数、首波能量及声速为指标,从数值模拟和试验验证两方面展开详细研究,主要内容如下:首先,测试了非线性超声检测系统各模块。对超声探头进行了扫频测试,得到了探头的频响曲线;测试标称低通滤波器的滤波效率,排除了发射信号中存在的频率500kHz信号的影响;探究输出电压对试验的影响,得到了不同电压下基波幅值的平方与谐波幅值成正比的关系。其次,利用非线性超声导波识别了钢板构件疲劳裂纹。数值模拟中,基于Combine39弹簧单元建立了含有宏观缺陷及闭合缺陷的钢板有限元模型,三维数值仿真了非线性超声导波传递过程,步进式扫描识别宏观缺陷及闭合缺陷,并扫描局部区域进行裂纹成像;试验研究中,采用RAM-5000 SNAP高能超声检测系统检测钢板宏观缺陷及闭合裂纹缺陷。数值模拟与试验结果共同表明,首波能量与拟声速受中部宏观缺陷影响很大,而受闭合缺陷的影响较小;非线性参数在无缺陷位置比较小,在宏观缺陷处稍大,在闭合裂纹处明显增大。再次,对比了在有无疲劳缺陷两种情况下,正交异性钢桥面板结构及其顶板母材试样的信号特征区别。数值模拟及试验研究均采用第三章钢板构件的疲劳裂纹建模方法及评价指标,二维数值仿真了正交异性钢桥面板中非线性超声导波传递过程,模拟及试验均对比了疲劳加载前后非线性导波信号的特征变化,进一步说明了当正交异性钢桥面板结构中出现闭合裂纹时,二次谐波信号幅值明显增大。最后,分析了不同疲劳损伤程度下正交异性钢桥面板结构及其顶板母材试样的检测指标变化。在正交异性钢桥面板及其顶板母材试样的疲劳加载过程中,随着疲劳寿命的增加,超声声速和能量变化不明显,非线性参数均产生先增大后减小的明显变化。应用了HHT变换的试验信号处理方法获得了信号的瞬时幅值和瞬时频率,更有利于获得信号的局部特征。