拉索,包括钢绞线索和钢丝束索,是大跨度缆索支撑桥梁结构的主要连接和承重构件。拉索在车辆荷载、气候因素等复杂外界环境下,易产生各类损伤和损伤扩展,并且一旦发生损坏,将会产生严重的桥梁安全问题,甚至引发安全事故。关于拉索的损伤识别,有多种检测和监测方法,比如人工检测、漏磁检测、超声检测、光纤光栅监测、声发射监测等;其中声发射技术属于被动监测,相对其他常规无损检测方法有着明显的优势,比如具有高灵敏度、整体性、动态检验、适应性强、操作简单等优点。以往有关拉索的声发射监测试验,多用缩尺模型,研究方法主要依赖传统的声发射参数分析方法。和传统拉索声发射监测相比,本文有如下创新点:1)本文的研究对象为60m的足尺拉索,更加接近实际情况;2)本文以波动方法为理论基础,利用小波变化对信号进行时频分析。本文的主要研究内容有:(1)将钢绞线索和钢丝束索看作螺旋杆和圆柱体的组合。理论和数值分析了螺旋钢绞线单丝、单直钢丝和平行钢丝束中弹性波传播特征。计算得到单根钢丝中的导波频散曲线,通过模拟对比直钢丝和螺旋钢丝中弹性波传播模态的不同。(2)短拉索模拟断丝信号特性研究。研究内容包括短拉索和单根钢丝的激光超声试验。利用激光超声模拟断丝信号,研究弹性波在短拉索上的传播特性,研究发现,缩尺模型上的弹性波波速接近理论波速;波动信号通过护套后,能量衰减,高频成分衰减较快;传感器在钢丝束索的环向位置不影响监测效果。(3)足尺拉索断丝信号特性研究。首先对足尺拉索敲击试验,研究弹性波在足尺拉索中的信号特征和衰减规律,得到波动信号的能量衰减曲线。电化学腐蚀后,足尺拉索进行张拉破坏试验,研究发现:平行钢丝束索,钢丝和护套上断丝波动信号都符合指数衰减规律,当波动信号通过护套时,能量衰减,频率略有降低,信号高频成分衰减较大;传感器环向布置不影响监测效果;锚具上波动信号和索体上幅值频率相同,波形差异较大。钢绞线索,研究发现,护套对于钢绞线索的波动信号影响较大,当传感器布置在钢丝上时,波动信号没有明显衰减,而布置在护套上时,信号符合指数衰减规律;和钢丝束索一样,锚具上波动信号和索体上幅值频率相同,波形差异较大。