混凝土支撑轴力监测分析.doc

混凝土支撑轴力监测分析 摘 ?要：结合广州地铁某基坑工程的设计和施工方案， 对混凝土支撑轴力监测的原理进行介绍。 在对基坑施工过程中轴力监测数据变化进行分析的基础上， 对其形成原因进行了探讨， 得到一些经验性规律， 供类似工程参考。 关键词： 钢筋混凝土； 支撑轴力； 监测； 分析 引言 我国基础建设的快速发展， 深基坑工程的建设也越来越多， 在深基坑施工过程中， 深基坑的支护起着举足轻重的作用。 只有对基坑支护结构、 基坑周围的土体和相邻的构筑物进行全面、系统的监测， 才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解， 支撑结构轴力的监测是基坑工程现场监测的主要内容之一。 通过对轴力的监测， 可准确掌握支护结构的受力状况，从而对基坑的安全性状进行分析， 在出现异常情况时及时反馈， 并采取必要的工程应急措施， 甚至调整施工工艺或修改设计方案， 从而保证基坑 ????? 本身和周围建筑物、 构筑物的安全， 以确保工程的顺利进行。 结合广州地铁某基坑工程的设计方案和监测数据， 对基坑的混凝土支撑轴力变化进行初步分析。 1工程概况 该工程包括盾构始发井兼轨排井及后明挖段，设计为 1～3 跨的闭合框架结构， 其中盾构始发井基坑开挖深度约为 18.9 m， 明挖段基坑开挖深度约17.5 m； 基坑深度范围内大部分为砂层， 以淤泥质粉细砂层为主， 基坑底部几乎全部位于淤泥质粉细砂层。 基坑设计采用 800 mm 厚的地下连续墙+内支撑的围护结构体系。 内支撑采用 3 道支撑体系，第一道为具有一定刚度的冠梁， 第二、 三道为Ф 600、 t=14 的钢管， 在灌梁和斜撑上共埋设 13 个钢筋混凝土支撑轴力监测点。 基坑监测点平面位置见图 1。 由于基坑开挖深度较大且附近有一级公路高架桥和铁路双线桥， 属于一级基坑， 必须通过监测随时掌握土层和支护结构的内力变化情况， 将监测数据与设计预估值进行分析对比， 以判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期值， 以确定优化下一步施工参数， 以此达到信息化施工的目的， 确保工程安全。 2轴力监测的原理 对于混凝土支撑， 目前实际工程采用较多的是钢弦式应力计方法测量钢筋的应力， 其基本原理是利用振动频率与其应力之间的关系建立的。 受力后， 钢筋两端固定点的距离发生变化， 钢弦的振动频率也发生变化， 根据所测得的钢弦振动频率变化即可求得弦内应力的变化值。 其计算公式如下： Pg＝K (? ) + b? ??????????????????????? ? ?⑴ Pg 平均= (P1+P2+P3+P4+…+Pn) /n ???? ?⑵ δg=Pg 平均/Sg?????????????????????????????????? ?⑶ P混凝土=δg·S混凝土·E混凝土/Eg ???????? ????⑷ 式中 Pg———钢筋计轴力； Pg 平均———钢筋计荷载平均值； δg———钢筋计应力值； Sg———钢筋计截面积； P混凝土———混凝土桩荷载值； E混凝土———混凝土弹性模量； Eg———钢筋弹性模量 ；S混凝土———混凝土桩横截面积。 ????? 在监测中由于内外部温差变化以及混凝土徐变特性会使钢筋应力计产生一定的伸缩变形， 引起其自振动频率变化， 因此必须采取必要的修正参数进行温差改正， 以提高监测结果的可靠性。 3 监测方案 3.1 测点的布置 本工程混凝土支撑设计强度等级为 C30， 弯曲抗压强度为 16 MPa， 抗拉力为 1.75 MPa， 采用钢弦式钢筋计进行轴力监测。 监测点位埋设在混凝土支撑中部位置， 应力计安装位置如图 2 所示，分别对应所在的支撑编号后加编 1、 2、 3、 4 予以区分。 3.2 监测方法和要求 由于混凝土初期浇筑会产生水化热， 为了减少温度的影响， 在混凝土浇筑 24 h 以后进行量测，在以后的几天内混凝土散热渐次进行， 可认为混凝土的收缩是产生应力计中应力的主要来源。 现场条件下， 为了控制无外荷条件， 在混凝土浇筑后 4~7 d 内， 未进行挖土的条件下， 连续测得应力计读数与时间的关系， 读得应力计读数基本稳定时的值， 作为修正后应力计值， 以此作为初始值进行应力量测。 3.3 支撑轴力测试与计算 支撑轴力的测试是了解围护结构受力特性、监测结构物安全性的重要依据。 在监测过程中首先通过采集钢筋计的读数， 按照上述公式编制相应的程序进行轴力结果自动计算， 然后在支撑浇筑初期计入混凝土龄期对弹性模量的影响。 在室外温度变化幅度较大的季节， 通过相应的温度改正， 避免暴冷暴热温差对测试结果的干扰影响测试精度。 图 3 是部分支撑轴力测试值随时间的变化曲线图。 总的来看， 从 6 月初期基坑开挖施工开始，随着