近20年来,管状结构(圆钢管、方形钢管等)在国内外建筑中得到了大量的应用,现如今工业厂房、航站楼、车站、会场、展览馆、仓库、体育馆及办公楼、宾馆等建筑物中得到广泛应用。由于管状结构优秀的截面特性以及加工的便利性,在国内外各大建筑结构的应用越来越多,受到广泛的欢迎。但是由于材料运输影响和其他不可预见的破坏因素,使得管状结构在运输、制作的过程中会产生无法控制的损坏。这些损伤的存在会给建筑的安全运行带来隐性的威胁。一旦发生结构性破坏,可能会发生结构变形等使原建筑无法满足使用条件,甚至会导致楼倒人亡的事故发生,将会造成大量的经济损失和人民生命安全威胁,产生破坏力极强的影响,这种影响是我们现在无法估计的。因此对管状结构在安装前及安装受力后进行检测以确定是否符合安全运行要求显得尤为重要。针对常规检测方法无法对管状结构进行全面检测的缺点,一种新的无损检测方法——利用压电陶瓷的超声导波检测方法被发展起来，并受到广泛关注。压电陶瓷(PZT)是一种具有传感和驱动双重功能的智能材料,在结构损伤识别和健康监测方面有首广泛的应用。本文在试验研究部分选用压电陶瓷元件作为管中导波的激发和接收装置。木文主要在以下几个方面进行了理论及实验研究:(1)本文梳理了国内外采用超声导波进行结构健康检测的进程、现状和发展趋式分析。对超声导波的激励元件的选择和发展做了仔细的研究,梳理了压电材料的种类和优点,压电材料的工作原理分析。深入研究了压电陶瓷的物理学指标,分析了压电陶瓷的驱动机理,详细介绍了压电陶瓷的压电方程推导及理论依据。(2)依据导波传播理论提出导波在钢管中传播的计算公式，得到了在管状结构中导波传播产生的周向导波和柱面导波的频散方程。管状结构的三种导波模式:纵向模态(L)、扭转模态(T)和弯曲模态(F),得到关于以上三种模态在钢管壁轴向上的三种模态的位移分布，其中L模态在管壁中的周向位移为零,T模态在管壁中的径向位移为零。(3)确定了实验的目标和研究方案。主要通过钢管结构件在初始应力为0及受载荷情况下检测和研究导波在钢管中的传播特性,实际波型的分析,为实际工程中受力状态下结构件的健康检测波型的选择及相关特性提供理论及实验依据。最后通过MATLAB对数据模型进行分析，为钢管中的导波传播提供数值理论依据。从试验结果可知,钢管在初始应力及屈服前为零,构件的受力和变形符合钢材料的一般受力特性,应力应变呈线性变化,对导波的模态基本没有影响,但构件屈服后,由到构件局部的变形加大,导波的模态同时受到影响。