[发明专利]利用无应力计优化钢筋混凝土支撑轴力监测数据的方法

说明书

技术领域

本发明属于数据监测领域，具体涉及一种利用无应力计优化钢筋混凝土支撑轴力监测数据的方法。

背景技术

钢筋混凝土支撑是基坑支护结构中最重要的组成部分，支撑轴力是评价支护结构以及整个基坑工程是否安全的重要依据。目前钢筋混凝土支撑轴力主要通过在支撑内埋设振弦式钢筋应力计的方式进行测量。

但在实际工程中，钢筋混凝土支撑轴力的监测往往不能准确反映其实际的受力状态，经常有这样的情况发生：测试的轴力值已达到设计值的2～3倍，但支撑体系依然处于正常工作状态。学者和工程师们也对此现象开展过广泛的研究，认为产生上述情况的主要原因是埋设于钢筋混凝土中的钢筋应力计所测得的轴力并不完全由荷载产生，还有一部分是由非荷载因素产生，非荷载因素主要有混凝土的徐变、收缩和温度变化。

在长期荷载作用下，混凝土内水泥胶体微孔隙中的游离水将从毛细管里挤出并蒸发，导致胶体体积缩小，形成徐变过程；混凝土收缩是混凝土内部水泥凝胶体游离水蒸发，体积缩小的一种物理化学现象；温度变化使混凝土支撑产生热胀冷缩效应，引起轴向伸缩，由于支撑受到围护结构的约束，支撑的伸缩将引起力的变化。

因此在非荷载因素的影响下，已使钢筋混凝土支撑轴力的测试数据失去了应有的意义。为了解决这一问题，工程师们常采用以下的公式对钢筋应力计的监测值进行修正，即                                               或，显然这些公式均未对无应力计的修正原理进行客观分析，因此这些公式一直存在误差，均无法取得理想的修正效果。此处所述的无应力计是由应变计、无应力桶组成的，无应力桶是由薄铁皮制作的双层有底无盖的圆形桶或截头锥形桶，该桶用来隔离应变计所在的混凝土不受外载荷所引起的应变影响，但能测量由于混凝土自生体积变化而引起的应变量，故名为无应力计。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种利用无应力计优化钢筋混凝土支撑轴力监测数据的方法，该方法通过利用无应力计除去温度变化、混凝的徐变以及收缩效应对钢筋混凝土支撑的轴力监测数据的影响，以获取客观真实的钢筋混凝土支撑轴力值。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种利用无应力计优化钢筋混凝土支撑轴力监测数据的方法，其特征在于所述方法至少包括如下步骤：

①在所述钢筋混凝土支撑的截面上以均匀分布方式布置n个钢筋应力计，以构成n个监测点，所述钢筋应力计具备测温单元,并在所述截面处埋设一无应力计；

②对钢筋混凝土支撑进行轴力监测，记录各所述监测点处的钢筋应力计频率读数f_s和温度读数T，按照公式，分别计算各监测点处的应变、、、...，之后按照公式计算出所述钢筋混凝土支撑整个截面的平均应变；

其中，m为钢筋应力计的率定系数，单位为N/Hz²；

      f_s为钢筋应力计的实测频率，单位为Hz；

      f₀为钢筋应力计的初始频率，单位为Hz；

      为钢筋应力计的截面面积，单位为mm²；

      Es为钢筋的弹性模量，单位为MPa；

③通过所述无应力计读数测得所述钢筋混凝土支撑中由于非荷载因素引起的应变；

    ④约定以所述钢筋混凝土支撑受压应变为正方向，对所述钢筋混凝土支撑的轴力监测数据进行优化，优化时所采用的公式为：

；

     其中，为优化后的钢筋混凝土支撑的轴力值，单位为N；

为钢筋混凝土支撑整个截面的平均应变；

           为钢筋混凝土支撑中由于非荷载因素引起的应变；

           为钢筋混凝土支撑中钢筋的线膨胀系数，单位为με/℃；

           △T为当前温度读数T与起算点初始温度的差值，单位为℃；

Ec为混凝土的弹性模量，单位为MPa；

Ac为混凝土的截面面积，单位为m²；

Es为钢筋的弹性模量，单位为MPa；

As为钢筋的截面面积，单位为m²。

步骤①中所述n个钢筋应力计以四边形形式布置。