影響鋼筋混凝土支撐軸力因素的探討

1、<p>　　影響鋼筋混凝土支撐軸力因素的探討</p><p>　　摘要：基坑監(jiān)測中采用鋼筋應力計測量鋼筋混凝土支撐軸力值經常出現異常情況，本文對混凝土支撐軸力監(jiān)測結果進行分析，指出了影響實測應力變化的主要因素，并提出了混凝土支撐軸力計算的建議。 </p><p>　　關鍵詞：鋼筋混凝土 支撐應力溫度應力 </p><p>　　中圖分類號：TU375 文獻標

2、識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　近年來，我國已建和在建的超高層建筑的基坑深度不斷增加，深基坑支護在地下施工中起著舉足輕重的作用，監(jiān)測已經成為必要和重要的一個環(huán)節(jié)。基坑開挖是一個綜合性的巖土工程難題，包含了變形問題，還涉及到土與支撐結構的共同作用。但是在基坑設計過程中理論計算與實際現場往往存在偏差，因此深基坑開

3、挖過程中，加強現場的變形監(jiān)測工作顯得尤為重要。 </p><p>　　在采用鋼筋混凝土支撐支護的基坑工程中，支撐軸力是設計、監(jiān)理和施工單位共同關心的內容。鋼筋混凝土支撐受力以受壓為主，對混凝土材料來說，存在體積收縮、徐變、溫度等因素影響對支撐受力的測量，并且，直接用測得的應變值、混凝土彈模計算混凝土應力和支撐軸力存在計算值偏大的異常情況，為避免這種誤差影響施工，有必要對影響混凝土應力的各因素進行分析，并對監(jiān)測結果

4、進行修正。 </p><p>　　2 軸力監(jiān)測的原理 </p><p>　　對于鋼筋混凝土支撐，主要采用鋼筋計測量鋼筋的應力，一般預先在支撐內的鋼筋籠中間或四角位置各埋設一組鋼筋計（見下圖），與支撐主筋焊接在一起。然后通過共同工作、變形協調條件反算支撐的混凝土應力。 </p><p>　　鋼筋混凝土支撐應力按下式計算： </p><p>　　

5、式中：—鋼筋混凝土支撐應力（）； </p><p><b>　　—鋼筋應力（） </b></p><p>　　—鋼筋計監(jiān)測平均應力（） </p><p>　　—第j個鋼筋計的標定系數（）； </p><p>　　—第j個鋼筋計的監(jiān)測頻率（）； </p><p>　　—第j個鋼筋計安裝后的初始頻率（

6、）； </p><p>　　—第j個鋼筋計截面積（） </p><p>　　—混凝土彈性模量（） </p><p>　　—鋼筋彈性模量（） </p><p>　　—混凝土截面積（） </p><p>　　—鋼筋總截面積（） </p><p>　　3 某深基坑支撐軸力的監(jiān)測 </p>

7、<p>　　某深基坑工程位于江蘇省無錫市太湖大道、清揚路交界處。基坑開挖深度為12m，總周長約690m?；娱_挖至3米后完成混凝土支撐，我方按設計圖紙、在支撐跨中部位的四角分別埋設振弦式鋼筋測力計（采用套筒連接，以避免焊接時的高溫對鋼筋計的影響）。 </p><p>　　混凝土支撐軸力的初值應在混凝土支撐澆筑完畢約一個月強度后、基坑開挖前進行采集，這樣可有效的剔除因混凝土的硬化收縮而使鋼筋計產生附加應

8、力。由于剛剛開挖，土體對于基坑周邊圍護結構的支撐作用立即消失，內側土壓力卸載，開挖面以上的土壓力由靜止土壓力迅速變?yōu)橹鲃油翂毫?，為達平衡，卸下的這部分土壓力轉嫁給了混凝土支撐梁。所以在開始開挖的一段時間內，鋼筋混凝土軸力會迅速增加，這一階段應對軸力進行每天1次的監(jiān)測，必要時進行每天2次甚至多次監(jiān)測，以保障施工安全和施工進度的正常進行。待開挖一段時間后，該段開挖面以上的圍護結構暴露了一段時間，所受力與自身變形趨于穩(wěn)定，或變化率極小，此時可

9、根據測量結果對監(jiān)測頻率進行適當調整。 </p><p>　　但是由于本工程的工期限制，所以一個月的要求難以達到，土方開挖是在混凝土支撐澆筑后10～15天進行（筆者經歷的多個工程也存在此種現象），所以初值測量必須在這之前進行，但這樣勢必無法消除外力對鋼筋計變形的影響?；炷林屋S力的設計值為6200KN，實際監(jiān)測值基本上都超過6200KN，最大值11525KN為設計值的1.8倍，但是巡視混凝土支撐并未發(fā)生較大的變形

10、或者出現裂縫，且其它監(jiān)測項目均處于安全狀態(tài)，可見實際的支撐軸力并沒有監(jiān)測的結果那么大。在實際工程中影響監(jiān)測結果的原因很多，但重要的不是監(jiān)測人員的失誤以及監(jiān)測儀器的問題，而是這種監(jiān)測方法并沒有完全考慮鋼筋混凝土材料受力特點。實際監(jiān)測的埋在鋼筋混凝土中的鋼筋的應力并不是完全由荷載產生的，而是有一部分非荷載應力的影響，所以可對混凝土支撐應力的預警值進行適當調整，或對計算所得應力值的變化趨勢進行分析，作為對其它監(jiān)測項目的補充和驗證，解決混凝土支

11、撐內力監(jiān)測中較為普遍存在的結果異常問題。 </p><p>　　4 軸力監(jiān)測結果偏大的原因分析 </p><p>　　非荷載的因素是軸力出現異常偏大的主要原因，具體主要是混凝土的徐變、收縮和溫度變化。 </p><p>　　4.1 混凝土收縮和徐變的影響 </p><p>　　混凝土的硬化過程實際就是水泥拌合物的水化反應，反應過程中混凝土本身

12、會產生一定的收縮；而混凝土與鋼筋計之間的徐變協調差異也會導致鋼筋計產生一定量的附加應力，從而導致通過鋼筋計的頻率反算出的混凝土的軸力偏大。 </p><p>　　4.2圍護結構的位移和立柱的隆沉 </p><p>　　圍護結構、立柱之間的變形差異導致支撐受力并非單純的軸向受力，亦存在必然的扭矩，應力分布不均，計算的應力和設計值存在一定的差異。 </p><p>　　

13、4.3 溫度對軸力的影響 </p><p>　　該基坑工程中，在同一天早、中、晚不同溫度下對鋼筋計的監(jiān)測可以得知，頻率隨著溫度的升高而減小，也即混凝土支撐軸力的監(jiān)測值隨著溫度的升高而增大。由于該基坑位于市區(qū)內，白天基坑土方開挖量可以忽略；基坑外的環(huán)境也無變化，可以認為支撐上未加荷載。一般認為，鋼筋的熱膨脹系數雖然與混凝土的膨脹系數相差不大，但還是大于混凝土的，因此溫度的變化會產生溫度應力，從而影響監(jiān)測結果。同一天

14、不同時間段監(jiān)測下，溫度差異很大，所以造成同一天的監(jiān)測結果有很大差異。因此，建議在同一個時間段進行支撐應力的監(jiān)測。 </p><p>　　5、施工應力測試中應該注意的問題： </p><p>　　5.1、電纜是鋼筋計的位移信息通道，保護不當將前功盡棄，安裝時必須做好保護工作。安裝中電纜不可懸空，需用塑料扎帶綁扎在鋼筋下側，每隔0.5～1米綁扎一道，關鍵部位應用套管加以保護。 </p&g

15、t;<p>　　5.2、施工應力監(jiān)測涉及到的資料和數據較多，除設計資料外，施工方面也很多，如施工工藝、施工方案、施工組織設計及模板相關數據。 </p><p>　　5.3、應變安裝要經歷混凝土澆筑、振搗及硬化等過程，尤其混凝土硬化是一個很復雜的變化過程，有水化熱升溫和自身體積的收縮。為確定測點的初始值，混凝土澆筑后應該跟蹤監(jiān)測，以穩(wěn)定后的測值作初值。有些測點需較長時間才能穩(wěn)定，又需配合施工進程進行量

16、測，對于部分數據明顯不合理的測點，發(fā)現時應進行適當修正。 </p><p>　　5.4、測試時應注意變化，并做好記錄，不少變化將直接影響測試結果。另外測試中發(fā)現個別異常點應即時檢查，發(fā)現干擾盡快排除。根據經驗，當測點附近停放施工機具或有堆載時，也會對監(jiān)測結果產生影響。 </p><p>　　5.5、由于混凝土性質有變易性，在施工應力測試中，應根據工地實際情況做一些有關混凝土性質的實驗和觀測

17、，利用這些數據對測試資料進行分析，可能減小一部分誤差。 </p><p><b>　　6、結論 </b></p><p>　　深基坑工程的監(jiān)測是一個至關重要的環(huán)節(jié)，采用鋼筋應力計量測鋼筋混凝土軸力時，會出現混凝土支撐軸力值偏大的異常情況，軸力值往往比設計值高出許多，本文對此進行了簡要的原因分析、解釋和總結，同時提出在工程中針對監(jiān)測結果進行修正的必要性，避免因為結果的偏

18、大而影響工程的設計和施工。總之，只要堅持不斷的實踐，不斷進行分析總結，必將使混凝土應力監(jiān)測工作更加完善。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　1 GB50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范[S] </p><p>　　2 王敏華.基坑監(jiān)測量測.上海市建設工程檢測培訓中心 </p><p