混凝土支撑轴力的监测方法与研究

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1、混凝土支撑轴力的监测方法与研究结合东莞地铁基坑监测的实际情况，阐述混凝土支撑轴力的监测方法，并结合工程实例对监测中出现的问题进行探讨与研究。关键词：混凝土支撑；轴力；计算公式；钢筋计；温度影响；报警值　　东莞轨道交通R2线是东莞市建设的第一条地铁线路,在地铁基坑支护结构中，普遍采用第一、第二道为混凝土支撑，第三道为钢支撑的支护体系。根据<<建筑基坑工程监测技术规范>>(GB50497-2009)的要求,混凝土支撑轴力的监测为一级基坑的应测项目，东莞R2线地铁基坑混凝土支撑监测点较多。本文结合东莞R2线地铁基坑混凝土支

2、撑轴力的实际监测情况，分析混凝土支撑轴力的监测方法，对出现的相应问题进行分析。1、混凝土支撑轴力监测点的埋设　　东莞R2线混凝土支撑监测布点间距为15-20米，比一般地方的布点要密。传感器采用钢筋计，监测断面选定在混凝土支撑三分之一处。监测断面选定后，在四条边或者四个角上，分别埋设与主筋相匹配的四个钢筋计。钢筋计与受力主筋一般通过连杆电焊的方式连接，在焊接过程中，为了避免高温对钢筋计产生不利影响，我们采用两种方法进行焊接：其一,有条件时应先将连杆与受力钢筋碰焊对接(或碰焊)，然后再旋上钢筋计。其二,在安装钢筋计的位置上先截下一段不小于传感器

3、长度的主筋,然后将连上连杆的钢筋计焊接在被测主筋上焊上。钢筋计连杆应有足够的长度,以满足规范对搭接焊缝长度的要求。在焊接时,为避免传感器受热损坏,要在传感器上包上湿布并不断浇冷水,直到焊接完毕后钢筋冷却到一定温度为止。在焊接过程中还应不断测试传感器,看看传感器是否处于正常状态。　　2、监测方法及计算公式的推导　　一般采用频率接收仪作为钢筋计的二次接收仪器。将频率接收仪的红、黑线夹分别夹住钢筋计数据传输线的红、黑线，从仪表中直接读取频率作为轴力监测的原始数据。　　从仪器中直接读取的是频率，单位为赫兹，需要进一步计算才能转化为需要的轴力（单位K

4、N），计算公式推导如下：　　首先，根据材料力学原理轴向受力表示为：　　　　对于钢筋混凝土杆件，我们先把它看做是理想压杆，即钢筋与混凝土共同工作、变形协调，它的轴向受力计算公式可以表示为：　　　　钢筋混凝土支撑轴力计算:　　　　式中：—支撑轴力(kN)；—钢筋应力(kN/)；—钢筋计监测平均应力(kN/)；—第j个钢筋计标定系数（kN/）；—第j个钢筋计监测频率(Hz)；—第j个钢筋计安装后的初始频率(Hz)；—第j个钢筋计截面积()；—混凝土弹性模量(kN/)；—钢筋弹性模量(kN/)；—混凝土截面积()；—支撑截面积()；—钢筋总截面积(

5、)。3、监测中轴力的变化趋势及相关问题　　R2线混凝土支撑轴力的总体变化趋势是，在支撑下部土未掏空时候，支撑轴力有稍微的增加，支撑下部土掏空后，轴力变出现大幅度的增加，这种情况一直持续到基坑开挖接近底部附近之时，之后变化便趋于缓和。以东莞火车站第二道支撑超设计值的几根支撑为例，其变化趋势如下：监测点数报警值/设计值报警比重超设计值支撑比重最大轴力第一层支撑201659.7KN/2371KN75%65%3154.413KN第二层支撑205189.8KN/7414KN70%25%11189.72KN从上表中可以看出，混凝土支撑的超过报警值的比重

6、较大，第二道混凝土支撑的截面积为：800×1100，根据设计提供的其极限承载力为9400多KN，因此从数值上看，第二道支撑ZC2-15的轴力为：11189.72KN，已经超过其极限承载能力。但是支撑并未出现破坏性的裂缝，其周边的监测项目的监测情况如下表：　　平面位移（两侧）第一道混凝土支撑第三道钢支撑测斜孔（两侧）最大累计变化量8mm/5mm2707.97KN293.61KN18.1mm/15.9mm是否报警否是否否　　从上表中可以看出混凝土支撑ZC25附近的监测项目只有第一道混凝土支撑达到报警值，其余的监测项目均正常，在加上现场巡视没有发

7、现混凝土支撑有异常情况。因此可以判断出，混凝土支撑轴力监测在数据上会有偏大的现象。其原因如下：　　⑴钢筋计在埋设过程中存在不规范的操作。钢筋计本身是高灵敏度的传感器，它的安装要求应该非常严格。钢筋计在埋设时候是用电焊焊接在支撑主筋上，在焊接的过程中按要求给钢筋计降温，但是工人焊接时候，很难把握降温的力度。还有连接杆是通过螺纹与钢筋计连接的，螺纹之间存在缝隙，目前厂家都没有给出螺纹连接杆与钢筋计连接时候的扭矩，不知道是否连接恰当。　　⑵现场条件不能完全满足计算公式的使用范围。计算钢筋计轴力的计算公式的使用时要满足混凝土支撑为理想压杆状态，钢筋

8、与混凝土共同工作、变形协调的状态下使用的。实际情况并非如此，钢筋计按要求埋设在支撑1/3处，目的也是埋设在支撑零弯矩的地方，但是混凝土浇筑的时候很难准确在这个地方做到零弯矩，埋设