[发明专利]复合型钢‑混凝土组合梁的制备方法、组合梁及监测装置

权利要求书

1.一种复合型钢-混凝土组合梁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将压电陶瓷片PZT的表面清洁干净，静置，待压电陶瓷片自然干燥后，在压电陶瓷片上焊接导线；

2）在型钢-混凝土组合梁的工字钢梁上翼缘上表面中心线位置处沿跨径方向开设多个凹槽，所述凹槽与压电陶瓷片PZT大小匹配并位于型钢-混凝土组合梁中剪力连接件位置中心；

3）将步骤1）处理后的压电陶瓷片PZT粘贴在型钢-混凝土组合梁的工字钢梁上翼缘上表面的凹槽内作为传感器，并用防水绝缘材料封装压电陶瓷片PZT，封装后在室温环境下固化一天；在RPC混凝土翼缘板浇筑RPC混凝土前，在剪力连接件两侧的RPC混凝土翼缘板内分别埋入作为驱动器的压电智能骨料SA，剪力连接件两侧的压电智能骨料SA沿型钢-混凝土组合梁中轴对称，且每个压电智能骨料SA下表面与RPC混凝土翼缘板下表面平齐；待所有压电智能骨料SA 安装并固定后浇筑RPC混凝土；

4）通过剪力连接件将经步骤3）处理后的工字钢梁与RPC混凝土翼缘板连成整体共同工作，组成基于压电陶瓷的复合型钢-混凝土组合梁。

2.根据权利要求1所述的复合型钢-混凝土组合梁的制备方法，其特征在于，步骤3）中，压电智能骨料SA的制备方法包括以下步骤：

a)制作内径尺寸为25mm×25mm×12mm的钢模，并且在制成的钢模底面设置15mm×15mm×0.2mm的凸台，将钢模清洗干净，在钢模表面涂抹油脂；

b)在经步骤a）制备好的钢模中注入配置好的水泥灌浆料，直至将模具填满，通过反复敲打钢模使水泥砂浆振捣密实，最后将水泥砂浆上表面抹平压实，在25℃的恒温下养护成型后，将成型的水泥砂浆块在钢模中放置3天，然后对成型的水泥砂浆块进行脱模处理，并将成型的水泥砂浆块用湿布包裹在恒温环境中继续养护 14 天，得到水泥壳体；

c)调制环氧树脂胶，将环氧树脂胶涂抹到水泥壳体的表面，以填充水泥壳体上的小气泡孔，待树脂胶干了后，再用环氧树脂胶将压电陶瓷片粘贴在水泥壳体上；将压电陶瓷片焊接上屏蔽线，该屏蔽线另外一头与BNC接头连接；

d)利用上述步骤a）和步骤b）制作另一个同样的水泥壳体，并将制作好的水泥壳体与步骤c）得到的固定有压电陶瓷片的水泥壳体粘接，将压电陶瓷片包裹在里面，形成一个压电智能骨料；

e)在所述压电智能骨料SA表面再涂抹两次环氧树脂胶，以增强压电智能骨料SA的抗腐蚀能力。

3.根据权利要求1所述的复合型钢-混凝土组合梁的制备方法，其特征在于，步骤3）中，防水绝缘材料厚度为0.08~0.12mm。

4.根据权利要求1所述的复合型钢-混凝土组合梁的制备方法，其特征在于，步骤3）中，RPC混凝土的配比如下：水泥705kg/m³；微硅粉136.5 kg/m³；矿粉14.2 kg/m³；粉煤灰14.2 kg/m³；高效减水剂23.8 kg/m³；石英砂1220 kg/m³；钢纤维80 kg/m³；水胶比0.19。

5.一种利用权利要求1～4之一所述的方法制备而成的复合型钢-混凝土组合梁，其特征在于，包括RPC混凝土翼缘板（1）；所述RPC混凝土翼缘板（1）下表面通过剪力连接件（3）与工字钢梁（2）固定连接；所述工字钢梁（2）上翼缘上表面中心线位置处沿跨径方向开设多个凹槽，每个所述凹槽内均固定有压电陶瓷片（5）；所述剪力连接件（3）两侧的RPC混凝土翼缘板（1）内均埋设有压电智能骨料（4），且所述压电智能骨料（4）的下表面与所述RPC混凝土翼缘板（1）下表面平齐；所述剪力连接件（3）两侧的压电智能骨料（4）沿所述工字钢梁（2）的中轴线对称设置。

6.根据权利要求5所述的复合型钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述压电陶瓷片（5）表明覆盖有防水绝缘层。

7.根据权利要求6所述的混杂复合型钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述防水绝缘层材料为环氧树脂胶，所述绝缘防水层厚度为0.08~0.12mm。

8.一种权利要求5所述复合型钢-混凝土组合梁的监测装置，其特征在于，包括函数发生器，所述函数发生器与所述压电智能骨料（4）电连接；所述压电陶瓷片（5）与数据采集仪电连接，所述数据采集仪接入计算机。