1、影响钢筋混凝土支撑轴力因素的探讨摘要：基坑监测中采用钢筋应力计测量钢筋混凝土支撑轴力值经常出现异常情况，本文对混凝土支撑轴力监测结果进行分析，指出了影响实测应力变化的主要因素，并提出了混凝土支撑轴力计算的建议。 关键词：钢筋混凝土 支撑应力温度应力 中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 近年来，我国已建和在建的超高层建筑的基坑深度不断增加，深基坑支护在地下施工中起着举足轻重的作用，监测已经成为必要和重要的一个环节。基坑开挖是一个综合性的岩土工程难题，包含了变形问题，还涉及到土与支撑结构的共同作用。但是在基坑设计过程中理论计算与实际现场往往存在偏差，因此深基坑开挖过程中，
2、加强现场的变形监测工作显得尤为重要。 在采用钢筋混凝土支撑支护的基坑工程中，支撑轴力是设计、监理和施工单位共同关心的内容。钢筋混凝土支撑受力以受压为主，对混凝土材料来说，存在体积收缩、徐变、温度等因素影响对支撑受力的测量，并且，直接用测得的应变值、混凝土弹模计算混凝土应力和支撑轴力存在计算值偏大的异常情况，为避免这种误差影响施工，有必要对影响混凝土应力的各因素进行分析，并对监测结果进行修正。 2 轴力监测的原理 对于钢筋混凝土支撑，主要采用钢筋计测量钢筋的应力，一般预先在支撑内的钢筋笼中间或四角位置各埋设一组钢筋计（见下图） ，与支撑主筋焊接在一起。然后通过共同工作、变形协调条件反算支撑的混凝
3、土应力。 钢筋混凝土支撑应力按下式计算： 式中：钢筋混凝土支撑应力（） ； 钢筋应力（） 钢筋计监测平均应力（） 第 j 个钢筋计的标定系数（） ； 第 j 个钢筋计的监测频率（） ； 第 j 个钢筋计安装后的初始频率（） ； 第 j 个钢筋计截面积（） 混凝土弹性模量（） 钢筋弹性模量（） 混凝土截面积（） 钢筋总截面积（） 3 某深基坑支撑轴力的监测 某深基坑工程位于江苏省无锡市太湖大道、清扬路交界处。基坑开挖深度为 12m，总周长约 690m。基坑开挖至 3 米后完成混凝土支撑，我方按设计图纸、在支撑跨中部位的四角分别埋设振弦式钢筋测力计（采用套筒连接，以避免焊接时的高温对钢筋计的影响）
4、 。 混凝土支撑轴力的初值应在混凝土支撑浇筑完毕约一个月强度后、基坑开挖前进行采集，这样可有效的剔除因混凝土的硬化收缩而使钢筋计产生附加应力。由于刚刚开挖，土体对于基坑周边围护结构的支撑作用立即消失，内侧土压力卸载，开挖面以上的土压力由静止土压力迅速变为主动土压力，为达平衡，卸下的这部分土压力转嫁给了混凝土支撑梁。所以在开始开挖的一段时间内，钢筋混凝土轴力会迅速增加，这一阶段应对轴力进行每天 1 次的监测，必要时进行每天 2 次甚至多次监测，以保障施工安全和施工进度的正常进行。待开挖一段时间后，该段开挖面以上的围护结构暴露了一段时间，所受力与自身变形趋于稳定，或变化率极小，此时可根据测量结果对
5、监测频率进行适当调整。 但是由于本工程的工期限制，所以一个月的要求难以达到，土方开挖是在混凝土支撑浇筑后 1015 天进行（笔者经历的多个工程也存在此种现象） ，所以初值测量必须在这之前进行，但这样势必无法消除外力对钢筋计变形的影响。混凝土支撑轴力的设计值为 6200KN，实际监测值基本上都超过 6200KN，最大值 11525KN 为设计值的 1.8 倍，但是巡视混凝土支撑并未发生较大的变形或者出现裂缝，且其它监测项目均处于安全状态，可见实际的支撑轴力并没有监测的结果那么大。在实际工程中影响监测结果的原因很多，但重要的不是监测人员的失误以及监测仪器的问题，而是这种监测方法并没有完全考虑钢筋混
6、凝土材料受力特点。实际监测的埋在钢筋混凝土中的钢筋的应力并不是完全由荷载产生的，而是有一部分非荷载应力的影响，所以可对混凝土支撑应力的预警值进行适当调整，或对计算所得应力值的变化趋势进行分析，作为对其它监测项目的补充和验证，解决混凝土支撑内力监测中较为普遍存在的结果异常问题。 4 轴力监测结果偏大的原因分析 非荷载的因素是轴力出现异常偏大的主要原因，具体主要是混凝土的徐变、收缩和温度变化。 4.1 混凝土收缩和徐变的影响 混凝土的硬化过程实际就是水泥拌合物的水化反应，反应过程中混凝土本身会产生一定的收缩；而混凝土与钢筋计之间的徐变协调差异也会导致钢筋计产生一定量的附加应力，从而导致通过钢筋计的
7、频率反算出的混凝土的轴力偏大。 4.2 围护结构的位移和立柱的隆沉 围护结构、立柱之间的变形差异导致支撑受力并非单纯的轴向受力，亦存在必然的扭矩，应力分布不均，计算的应力和设计值存在一定的差异。 4.3 温度对轴力的影响 该基坑工程中，在同一天早、中、晚不同温度下对钢筋计的监测可以得知，频率随着温度的升高而减小，也即混凝土支撑轴力的监测值随着温度的升高而增大。由于该基坑位于市区内，白天基坑土方开挖量可以忽略；基坑外的环境也无变化，可以认为支撑上未加荷载。一般认为，钢筋的热膨胀系数虽然与混凝土的膨胀系数相差不大，但还是大于混凝土的，因此温度的变化会产生温度应力，从而影响监测结果。同一天不同时间段
8、监测下，温度差异很大，所以造成同一天的监测结果有很大差异。因此，建议在同一个时间段进行支撑应力的监测。 5、施工应力测试中应该注意的问题： 5.1、电缆是钢筋计的位移信息通道，保护不当将前功尽弃，安装时必须做好保护工作。安装中电缆不可悬空，需用塑料扎带绑扎在钢筋下侧，每隔 0.51 米绑扎一道，关键部位应用套管加以保护。 5.2、施工应力监测涉及到的资料和数据较多，除设计资料外，施工方面也很多，如施工工艺、施工方案、施工组织设计及模板相关数据。 5.3、应变安装要经历混凝土浇筑、振捣及硬化等过程，尤其混凝土硬化是一个很复杂的变化过程，有水化热升温和自身体积的收缩。为确定测点的初始值，混凝土浇筑
9、后应该跟踪监测，以稳定后的测值作初值。有些测点需较长时间才能稳定，又需配合施工进程进行量测，对于部分数据明显不合理的测点，发现时应进行适当修正。 5.4、测试时应注意变化，并做好记录，不少变化将直接影响测试结果。另外测试中发现个别异常点应即时检查，发现干扰尽快排除。根据经验，当测点附近停放施工机具或有堆载时，也会对监测结果产生影响。5.5、由于混凝土性质有变易性，在施工应力测试中，应根据工地实际情况做一些有关混凝土性质的实验和观测，利用这些数据对测试资料进行分析，可能减小一部分误差。 6、结论 深基坑工程的监测是一个至关重要的环节，采用钢筋应力计量测钢筋混凝土轴力时，会出现混凝土支撑轴力值偏大的异常情况，轴力值往往比设计值高出许多，本文对此进行了简要的原因分析、解释和总结，同时提出在工程中针对监测结果进行修正的必要性，避免因为结果的偏大而影响工程的设计和施工。总之，只要坚持不断的实践，不断进行分析总结，必将使混凝土应力监测工作更加完善。 参考文献 1 GB50497-2009 建筑基坑工程监测技术规范S 2 王敏华.基坑监测量测.上海市建设工程检测培训中心 3 鲁智民,和在良,陈刚.基坑工程监测中钢筋混凝土支撑轴力测试计算方法J.上海地质,2010(1):46-49.
