混凝土支撑轴力计算方法.docx

混凝土支撑轴力监测范本
工程概况
该工程包括盾构始发井兼轨排井及后明挖段，设计为1〜3跨的闭合框架结构，其中盾构始发井基 坑开挖深度约为 m， m； 基坑深度范围内大部分为砂层， 以淤泥质粉 细砂上的轴向拉力变为轴向压。出现负值的原因, 笔者认为是埋设在支撑上的钢筋计、 应 变计等元件所测到的钢筋或混凝土应力并非全部是由荷载产生的, 还有多种非荷载因素产生的附加应力, 而引起非荷载应力的主要原因有混凝土的干缩、 湿胀、 徐变和构件温度变化等。
混凝土支撑系统的轴力监测在基坑开挖6月9日至25日期间，E101、E102、E103、E104已 经超过设计允许值。随着开挖的进行, 到 8 月底,轴力监测值最大监测点 E101 处达到 8 500 kN, 其 余几个监测点的轴力监测值也已大大超过支撑的设计安全值 1 600 kN, 但支撑一直安全工作, 未出现裂 缝等不安全、 失稳迹象。 同步监测的支护结构墙 （桩） 顶水平位移和沉降、 支护结构 （墙体）侧向 位移也没有突然变化加大的趋势，一直处于变形比较稳定的状态。由于基坑场地范围砂质地层厚度大，砂 层含水丰富、 渗透性强， 为了确保基坑安全施工， 基坑安全应急处理专家在 7 月 2 日采取停止基坑开 挖和加强监测频率的应急预案。通过后来连续 3 天的监测结果表明基坑各项变形暂时比较缓慢， 观察支 撑未出现裂缝等不安全、失稳迹象。 通过检查验证监测方法和监测数据的计算后， 综合分析同步监测的 支护结构墙 (桩)顶水平位移和沉降、 支护结构 (墙体) 侧向位移监测数据， 基坑安全应急处理专家 小组集体判断认为基坑暂时处于安全状态。 混凝土支撑系统的轴力监测结果普遍异常一直到基坑开挖结 束， 最大值达到设计允许值的
6 倍， 而支撑系统一直处于正常的工作状态。
原因分析
在实际工程施工过程中， 出现混凝土轴力监测异常的原因是多方面的， 主要有以下几个：
由于基坑工程设置于力学性质相当复杂的地层中， 基坑围护结构支撑的空间受力是三维的，而在 基坑围护结构设计和变形预估时， 一方面，基坑围护体系所承受的土压力等荷载存在着较大的不确定性； 另一方面， 对地层和围护结构支撑一般都作了较多的简化和假定， 与工程实际有一定的差异。 因此现阶 段在基坑工程设计时，对结构内力计算以及结构和土体变形的预估与工程实际情况有较大的差异， 并在相 当程度上仍依靠经验。
在钢筋混凝土支撑开始受荷进入工作状态后， 有两个方面应该引起注意： ①混凝土材料本身的 复杂性。 混凝土是存在微裂缝及空隙的多相材料， 不是理想的弹性材料， 弹性模量等力学参数随时间而 变化， 存在徐变、 松弛、 热胀冷缩、湿胀干缩等现象， 骨料分离可能导致的不均匀性等。 ②混凝土一 直存在体积收缩和徐变， 收缩和徐变的发生都会增大结构的变形， 也都会使混凝土的弹性模量降低， 同 时造成结构内力重分布，即产生次内力。 钢筋不发生收缩， 但存在徐变，其徐变速率不及混凝土， 当轴 力荷载作用在钢筋混凝土杆件时， 由于收缩和徐变的发生， 混凝土轴向变形速率高于钢筋， 钢筋的变形 和轴力在混凝土与钢筋间的粘结力的作用下会明显地增加，导致发生更大的弹性压缩， 尤其是在混凝土徐 变和收缩发展较快的初期。 因此， 钢