波形钢腹板组合箱梁结构作为新型大跨度桥梁的核心支撑构件,代替了传统的混凝土箱梁结构,其在强度、重量、跨度、适用性和运输制造等方面都有非常明显的优势。但是由于它独特的结构设计,也使得在质量检测和评价方面遇到了困难,其焊缝平曲面相对接的焊接方式,所造成的焊缝焊接缺陷在传统的无损检测领域并没有一种行之有效的检测方法。为解决这个难题本文提出使用超声相控阵检测技术对波形钢腹板T型焊缝缺陷进行研究,超声相控阵技术以其先进的检测方法和理念,在常规T型焊缝领域的检测已验证了其对焊缝缺陷检测的巨大优势。本文首先主要介绍了波形钢腹板焊缝缺陷产生的原因及类型,以及常用的检测方法及其优缺点。阐述了波形钢腹板设计制作的国内外研究发展历程,以及针对该缺陷检测的国内外现状,详细介绍了超声相控阵在T型焊缝领域的优势以及国内外研究现状及进展。结合超声相控阵的基础理论与声场特性,对当前主要的超声相控阵探头阵列类别和各项参数进行了介绍。然后通过模拟仿真变换组成探头的各成分参数,分析研究各参数的变化对超声相控阵声场特性的影响。接着采用Wave2000/3000有限元差分仿真软件和实验室检测设备对波腹板T型焊缝从仿真和实验两部分着手进行研究,主要包括:(1)通过建立波腹板T型焊缝平面和曲面仿真实验模型进行常规超声检测仿真实验,为超声相控阵检测进行探索和提供参考依据,优化得到最佳的常规超声检测晶片尺寸12mm、检测频率为2.5MHz、楔块角度为45度。(2)建立超声相控阵波腹板T型焊缝平面和曲面参数优化仿真实验模型,结合常规超声得到的参数进行超声相控阵检测仿真实验,得出平曲面各项参数基本一致,优化得到最佳的超声相控阵检测阵元数为32、阵元频率5MHz、楔块角度平面45度曲面60度、阵元宽度0.2mm、聚焦深度12mm、阵元间隙对检测无明显影响。(3)结合仿真实验得到的最佳参数,搭建实验检测平台对制作的波形钢腹板试样及各种人工缺陷进行常规超声检测及相控阵超声检测实验,对检测结果进行数据分析,得出采用超声相控阵检测技术对波形钢腹板T型焊接接头的人工缺陷进行定位和定量及可操作性可靠性皆优于常规超声检测技术。最后结合波形钢腹板常规超声相控阵检测实验中的耦合接触面少的问题提出针对此结构的相控阵探头改进设计研究,主要是基于声透镜的原理结合波腹板T焊缝的实际特点,先以曲面自聚焦探头的仿真实验作为探索,在此基础之上进行了软膜超声相控阵聚焦探头的仿真实验,得到了软膜超声相控阵聚焦探头各项最佳参数,然后对此软膜超声相控阵聚焦探头进行加工与制作,并在波腹板T型焊缝试块上对设计出的软膜探头进行实验测试,得出此软膜超声相控阵探头对缺陷的检测结果与预置的缺陷参数基本相符,平曲面的转换当量差在检测误差允许范围之内。这表明在平曲面检测转换过程中此改进探头不用重新聚焦,其检测结果与实际参数相符,其速度更快实用性与可靠性更好。