混凝土桥梁在我国现有桥梁结构中占据主导地位,由于设计缺陷以及后期各类荷载作用使桥梁结构出现了不同程度的损伤,预测和解决混凝土桥梁的损伤问题是我国桥梁工程可持续发展的重要使命。混凝土的对超声波有强烈的散射作用,使得传统的无损检测方法（如超声脉冲速度法）难以检测混凝土内部的微小变化。本文从散射体内部扩散波传播规律出发,建立了混凝土细观模型并在此基础上分别研究了局部缺陷及缺陷的属性、裂缝发展以及裂缝数目变化等因素对超声尾波发育的影响,进一步地,提出了一种基于尾波干涉技术和扩散波理论的反演方法,并在该模型的基础上对尾波干涉反演算法进行了初步验证。最后,把该方法应用在室内的钢筋混凝土梁上,成功定位了多个裂缝并评估了全尺寸混凝土的损伤程度。在国家重点研发计划（2019YFE0118500）的资助下,主要得到了如下研究成果:（1）通过有限元方法建立的混凝土细观模型可以用来研究散射体内部超声波传播规律,超声波在该模型中传播与衰减规律与实际情况基本符合;（2）在尾波分析时,当选取的时间足够靠后时,任意位置的接收端都可以识别到结构内部的损伤,故超声发射源和接收点的位置对尾波分析影响较小。此外,提出了通过调整窗口长度和起始点位置绘制相对波速变化和去相关系数变化云图的方法,该分析窗口选择方法可以在保证计算效率的同时选出最稳定尾波分析窗口;（3）损伤程度较低时,相对波速变化与损伤区弹性模量的相对变化呈线性关系,去相关系数与损伤区弹性模量相对变化的二次方成正比,弹性模量的降低会导致波速的下降和波形去相关系数的增加;（4）材料的损伤区面积越大,相对波速变化和去相关系数变化越明显。散射体截面长度变化率会导致相对波速变化的线性下降,散射体截面长度变化率的平方与去相关系数线性相关;（5）对混凝土梁加载过程进行了尾波干涉反演,该方法可以定位早期损伤发生区域,能够识别出加载后期损伤的形状和位置。本论文有图66幅,表3张,参考文献119篇。