混凝土结构微小损伤若未及时发现，会引发累计损伤导致结构失效。基于有效机械阻抗理论，建立可以隔绝环境影响的植入式压电传感器(PZT)与结构耦合二维阻抗模型，得到植入式PZT与结构耦合二维模型导纳表达式。将介电常数、压电常数、复合杨氏模量和介电常数等参数的温度函数带入导纳表达式，计算不同温度工况下的导纳理论值。理论解析结果表明随温度升高导纳曲线共振频率和峰值均线性增加。建立三维有限元数值模型分析温度对单个PZT、粘贴式和植入式PZT-混凝土结构阻抗的影响规律，并制作内部植入和表面粘贴PZT的混凝土试块，研究混凝土热传导对裂缝损伤识别结果的影响。利用导纳及其均方根偏差定量评估了温度对混凝土微裂缝损伤识别的影响，结果表明温度变化对混凝土损伤识别结果具有明显放大作用。结合PZT阻抗与谱单元法对混凝土结构微小损伤进行定位和定量识别，构建铁木辛柯梁在完整及裂纹状态下谱单元刚度矩阵，对其控制微分方程进行拉普拉斯变换，通过位移边界条件得到无损和裂纹梁的谱单元刚度矩阵；利用单元集成方法组装获得结构的整体刚度和荷载矩阵，并求解各节点处的振动响应值。将PZT激励电压转化成一般荷载并获取结构响应，选择响应的四阶统计矩作为结构损伤指标，计算统计矩的欧几里得距离，用差分进化算法对目标函数进行优化得到准确的损伤位置和裂纹深度。利用无损梁及附加质量和裂纹损伤数值模型验证了该方法的精确性。最后提出排除环境影响的温度补偿方法。给定温度引起的导纳频率偏移量并修正温度影响下的导纳曲线频率偏移，并对修正前后的导纳曲线作相关性分析，重复计算相关系数找到其最小值对应的频率偏移量进而补偿温度影响。分别对无损和带裂缝混凝土试块在变温条件下的导纳曲线进行补偿，消除了温度对损伤识别结果影响，证明了所提方法的有效性。进一步通过对足尺混凝土隧道管片结构的长期监测补偿研究，结果表明利用该方法有效降低了环境影响，大幅提高了混凝土结构微小损伤识别的精度。 2100433B