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(cè)中采用鋼筋應(yīng)力計(jì)測(cè)量鋼筋混凝土支撐軸力值經(jīng)常出現(xiàn)異常情況，本文對(duì)混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，指出了影響實(shí)測(cè)應(yīng)力變化的主要因素，并提出了混凝土支撐軸力計(jì)算的建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土 支撐應(yīng)力溫度應(yīng)力 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)

2、識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　近年來(lái)，我國(guó)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(hù)在地下施工中起著舉足輕重的作用，監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為必要和重要的一個(gè)環(huán)節(jié)?；娱_挖是一個(gè)綜合性的巖土工程難題，包含了變形問(wèn)題，還涉及到土與支撐結(jié)構(gòu)的共同作用。但是在基坑設(shè)計(jì)過(guò)程中理論計(jì)算與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)往往存在偏差，因此深基坑開

3、挖過(guò)程中，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的變形監(jiān)測(cè)工作顯得尤為重要。 </p><p>　　在采用鋼筋混凝土支撐支護(hù)的基坑工程中，支撐軸力是設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位共同關(guān)心的內(nèi)容。鋼筋混凝土支撐受力以受壓為主，對(duì)混凝土材料來(lái)說(shuō)，存在體積收縮、徐變、溫度等因素影響對(duì)支撐受力的測(cè)量，并且，直接用測(cè)得的應(yīng)變值、混凝土彈模計(jì)算混凝土應(yīng)力和支撐軸力存在計(jì)算值偏大的異常情況，為避免這種誤差影響施工，有必要對(duì)影響混凝土應(yīng)力的各因素進(jìn)行分析，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

4、進(jìn)行修正。 </p><p>　　2 軸力監(jiān)測(cè)的原理 </p><p>　　對(duì)于鋼筋混凝土支撐，主要采用鋼筋計(jì)測(cè)量鋼筋的應(yīng)力，一般預(yù)先在支撐內(nèi)的鋼筋籠中間或四角位置各埋設(shè)一組鋼筋計(jì)（見(jiàn)下圖），與支撐主筋焊接在一起。然后通過(guò)共同工作、變形協(xié)調(diào)條件反算支撐的混凝土應(yīng)力。 </p><p>　　鋼筋混凝土支撐應(yīng)力按下式計(jì)算： </p><p>　　

5、式中：—鋼筋混凝土支撐應(yīng)力（）； </p><p><b>　　—鋼筋應(yīng)力（） </b></p><p>　　—鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)平均應(yīng)力（） </p><p>　　—第j個(gè)鋼筋計(jì)的標(biāo)定系數(shù)（）； </p><p>　　—第j個(gè)鋼筋計(jì)的監(jiān)測(cè)頻率（）； </p><p>　　—第j個(gè)鋼筋計(jì)安裝后的初始頻率（

6、）； </p><p>　　—第j個(gè)鋼筋計(jì)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(cè) </p>

7、<p>　　某深基坑工程位于江蘇省無(wú)錫市太湖大道、清揚(yáng)路交界處?；娱_挖深度為12m，總周長(zhǎng)約690m?；娱_挖至3米后完成混凝土支撐，我方按設(shè)計(jì)圖紙、在支撐跨中部位的四角分別埋設(shè)振弦式鋼筋測(cè)力計(jì)（采用套筒連接，以避免焊接時(shí)的高溫對(duì)鋼筋計(jì)的影響）。 </p><p>　　混凝土支撐軸力的初值應(yīng)在混凝土支撐澆筑完畢約一個(gè)月強(qiáng)度后、基坑開挖前進(jìn)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(jì)產(chǎn)生附加應(yīng)

8、力。由于剛剛開挖，土體對(duì)于基坑周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐作用立即消失，內(nèi)側(cè)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?dòng)土壓力，為達(dá)平衡，卸下的這部分土壓力轉(zhuǎn)嫁給了混凝土支撐梁。所以在開始開挖的一段時(shí)間內(nèi)，鋼筋混凝土軸力會(huì)迅速增加，這一階段應(yīng)對(duì)軸力進(jìn)行每天1次的監(jiān)測(cè)，必要時(shí)進(jìn)行每天2次甚至多次監(jiān)測(cè)，以保障施工安全和施工進(jìn)度的正常進(jìn)行。待開挖一段時(shí)間后，該段開挖面以上的圍護(hù)結(jié)構(gòu)暴露了一段時(shí)間，所受力與自身變形趨于穩(wěn)定，或變化率極小，此時(shí)可

9、根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 </p><p>　　但是由于本工程的工期限制，所以一個(gè)月的要求難以達(dá)到，土方開挖是在混凝土支撐澆筑后10～15天進(jìn)行（筆者經(jīng)歷的多個(gè)工程也存在此種現(xiàn)象），所以初值測(cè)量必須在這之前進(jìn)行，但這樣勢(shì)必?zé)o法消除外力對(duì)鋼筋計(jì)變形的影響?；炷林屋S力的設(shè)計(jì)值為6200KN，實(shí)際監(jiān)測(cè)值基本上都超過(guò)6200KN，最大值11525KN為設(shè)計(jì)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(xiàn)裂縫，且其它監(jiān)測(cè)項(xiàng)目均處于安全狀態(tài)，可見(jiàn)實(shí)際的支撐軸力并沒(méi)有監(jiān)測(cè)的結(jié)果那么大。在實(shí)際工程中影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的原因很多，但重要的不是監(jiān)測(cè)人員的失誤以及監(jiān)測(cè)儀器的問(wèn)題，而是這種監(jiān)測(cè)方法并沒(méi)有完全考慮鋼筋混凝土材料受力特點(diǎn)。實(shí)際監(jiān)測(cè)的埋在鋼筋混凝土中的鋼筋的應(yīng)力并不是完全由荷載產(chǎn)生的，而是有一部分非荷載應(yīng)力的影響，所以可對(duì)混凝土支撐應(yīng)力的預(yù)警值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，或?qū)τ?jì)算所得應(yīng)力值的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，作為對(duì)其它監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的補(bǔ)充和驗(yàn)證，解決混凝土支

11、撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)中較為普遍存在的結(jié)果異常問(wèn)題。 </p><p>　　4 軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果偏大的原因分析 </p><p>　　非荷載的因素是軸力出現(xiàn)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(guò)程實(shí)際就是水泥拌合物的水化反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中混凝土本身

12、會(huì)產(chǎn)生一定的收縮；而混凝土與鋼筋計(jì)之間的徐變協(xié)調(diào)差異也會(huì)導(dǎo)致鋼筋計(jì)產(chǎn)生一定量的附加應(yīng)力，從而導(dǎo)致通過(guò)鋼筋計(jì)的頻率反算出的混凝土的軸力偏大。 </p><p>　　4.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和立柱的隆沉 </p><p>　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)、立柱之間的變形差異導(dǎo)致支撐受力并非單純的軸向受力，亦存在必然的扭矩，應(yīng)力分布不均，計(jì)算的應(yīng)力和設(shè)計(jì)值存在一定的差異。 </p><p>　　

13、4.3 溫度對(duì)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(duì)鋼筋計(jì)的監(jiān)測(cè)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(cè)值隨著溫度的升高而增大。由于該基坑位于市區(qū)內(nèi)，白天基坑土方開挖量可以忽略；基坑外的環(huán)境也無(wú)變化，可以認(rèn)為支撐上未加荷載。一般認(rèn)為，鋼筋的熱膨脹系數(shù)雖然與混凝土的膨脹系數(shù)相差不大，但還是大于混凝土的，因此溫度的變化會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，從而影響監(jiān)測(cè)結(jié)果。同一天

14、不同時(shí)間段監(jiān)測(cè)下，溫度差異很大，所以造成同一天的監(jiān)測(cè)結(jié)果有很大差異。因此，建議在同一個(gè)時(shí)間段進(jìn)行支撐應(yīng)力的監(jiān)測(cè)。 </p><p>　　5、施工應(yīng)力測(cè)試中應(yīng)該注意的問(wèn)題： </p><p>　　5.1、電纜是鋼筋計(jì)的位移信息通道，保護(hù)不當(dāng)將前功盡棄，安裝時(shí)必須做好保護(hù)工作。安裝中電纜不可懸空，需用塑料扎帶綁扎在鋼筋下側(cè)，每隔0.5～1米綁扎一道，關(guān)鍵部位應(yīng)用套管加以保護(hù)。 </p&g

15、t;<p>　　5.2、施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)涉及到的資料和數(shù)據(jù)較多，除設(shè)計(jì)資料外，施工方面也很多，如施工工藝、施工方案、施工組織設(shè)計(jì)及模板相關(guān)數(shù)據(jù)。 </p><p>　　5.3、應(yīng)變安裝要經(jīng)歷混凝土澆筑、振搗及硬化等過(guò)程，尤其混凝土硬化是一個(gè)很復(fù)雜的變化過(guò)程，有水化熱升溫和自身體積的收縮。為確定測(cè)點(diǎn)的初始值，混凝土澆筑后應(yīng)該跟蹤監(jiān)測(cè)，以穩(wěn)定后的測(cè)值作初值。有些測(cè)點(diǎn)需較長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定，又需配合施工進(jìn)程進(jìn)行量

16、測(cè)，對(duì)于部分?jǐn)?shù)據(jù)明顯不合理的測(cè)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)修正。 </p><p>　　5.4、測(cè)試時(shí)應(yīng)注意變化，并做好記錄，不少變化將直接影響測(cè)試結(jié)果。另外測(cè)試中發(fā)現(xiàn)個(gè)別異常點(diǎn)應(yīng)即時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)干擾盡快排除。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)測(cè)點(diǎn)附近停放施工機(jī)具或有堆載時(shí)，也會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。 </p><p>　　5.5、由于混凝土性質(zhì)有變易性，在施工應(yīng)力測(cè)試中，應(yīng)根據(jù)工地實(shí)際情況做一些有關(guān)混凝土性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)

17、，利用這些數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)試資料進(jìn)行分析，可能減小一部分誤差。 </p><p><b>　　6、結(jié)論 </b></p><p>　　深基坑工程的監(jiān)測(cè)是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，采用鋼筋應(yīng)力計(jì)量測(cè)鋼筋混凝土軸力時(shí)，會(huì)出現(xiàn)混凝土支撐軸力值偏大的異常情況，軸力值往往比設(shè)計(jì)值高出許多，本文對(duì)此進(jìn)行了簡(jiǎn)要的原因分析、解釋和總結(jié)，同時(shí)提出在工程中針對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正的必要性，避免因?yàn)榻Y(jié)果的偏

18、大而影響工程的設(shè)計(jì)和施工?？傊?，只要堅(jiān)持不斷的實(shí)踐，不斷進(jìn)行分析總結(jié)，必將使混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)工作更加完善。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　1 GB50497-2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S] </p><p>　　2 王敏華.基坑監(jiān)測(cè)量測(cè).上海市建設(shè)工程檢測(cè)培訓(xùn)中心 </p><p