地下工程监控量测 钢支撑轴力监测 任务六支撑轴力监测（教案）.doc

地下与隧道工程技术专业教学资源库 Underground and tunnel engineering technology——《地下工程监控量测》教案 PAGE 2 地下工程监控量测课程教案 教师姓名：白金婷 课时安排：2学时 教学课型：理论课 题目 项目一　基坑工程施工监测 任务六　支撑轴力监测 教学目的 知识目标： 1.掌握传感器的布置； 2.熟悉支撑轴力的计算、监测记录的填写及支撑轴力历时曲线的绘制； 3.了解支撑轴力监测的目的、监测仪器种类 能力目标: 通过学习，让学生掌握传感器的布置，熟悉支撑轴力的计算、监测记录的填写及支撑轴力历时曲线的绘制。 教学重点、难点： 重点： 1. 传感器的布置 2. 支撑轴力计算与数据整理 难点：传感器的布置 教学方式和手段： 教学方式：讲授、演示、讨论、案例分析 教学手段：多媒体演示 教学准备： 　　基坑围护结构及水平支撑示意图； 　　基坑轴力过大坍塌视频； 　　支撑轴力传感器布置图片 教学过程： 一　监测目的 支撑轴力监测的目的在于及时掌握支撑受力状况，以便及时采用加强措施，避免支撑因轴力过大，超过材料极限强度而破坏，进而导致支护体系失稳及边坡坍塌。 二　监测仪器 根据支撑杆件材料不同，监测仪器和方法也有所不同。对于钢筋混凝土支撑，主要采用应力计监测钢筋的应力或采用应变计监测混凝土应变，然后通过钢筋与混凝土共同工作、变形协调条件反算支撑的轴力；对于钢支撑，普遍采用钢支撑轴力计直接监测支撑轴力，也可用表面应变计间接测量。 在地下工程中，轴力计主要用于测量钢支撑的轴力、基础对上部结构的反力及静压桩实验时的加载控制。钢支撑轴力计的外壳是一个经过热处理的高强度钢筒。在筒的周边设有3～6个应变计，用来测读作用在钢筒上的荷载。这种轴力计可精确测出偏心荷载。将各应变计的读数相加后取平均值，即可得到轴力值。轴力计一般采用6芯（三个传感器）屏蔽电缆。根据测量原理不同，轴力计可分为钢弦式与电阻应变式等，相应采用频率接收仪和电阻应变仪进行测读。 三　传感器的布置 （一）钢筋混凝土支撑体系 对于钢筋混凝土支撑体系，轴力监测传感器的埋设断面一般选在轴力比较大的杆件上，或在整个支撑系统中起关键作用的杆件上。如果支撑形式是对称的，则可布置在开挖较早、支撑受力较早的一半，以减少传感器的数量，降低监测费用。除此之外，选择监测断面也要兼顾埋设和监测的方便、与基坑施工的交叉影响等。当监测断面选定后，监测传感器布置在该断面的4个角或4条边上，上下左右对称布置，以便计算轴力的偏心矩，且在求取平均值时更可靠。传感器埋设方法同围护桩（墙）内力监测。如图1-31所示。 图1-31　钢筋混凝土支撑应力计（应变计）的布置与安装示意图 （二）钢支撑体系 对于钢支撑体系，沿基坑长边设置3～4个主测断面，主测断面宜设在每一道支撑中轴力最大或跨度较大处，该断面处的每道支撑均设测点，此外，在受力较大的斜撑和基坑深度变化处宜增设测点。测点一般布置在支撑端部或中部，当支撑长度较大时也可安设在1/4点处。监测轴力的重要支撑，宜同时监测其两端和中部的沉降与位移。测点布设随钢支撑安设同时进行，并保护好引线。 1．轴力计的安装 轴力计安装一般借助安装配件进行。安装配件是一个直径略大于轴力计外径的圆形钢筒，钢筒外侧焊接4片呈十字形布置、与钢筒长度相当的钢板制成的安装支架。 安装时先在围护墙表面焊接一块250mm×250mm×250mm的加强钢垫板，以防止钢支撑受力后轴力计陷入围护墙体内，影响测试结果。然后将安装支架的一端与钢支撑的牛腿钢板焊接，另一端顶在围护墙体的钢垫板上。待焊接温度冷却后，将轴力计推入安装架并用螺丝固定好。安装过程中应保持轴力计与钢支撑轴线处于同一条直线上，各接触面平整，确保钢支撑受力状态通过轴力计正常传递到围护结构上。具体安装如图1-33所示。 图1-33　钢支撑轴力计安装示意图 2．表面应变计的安装 由于轴力计使钢支撑与钢围檩的接触面积减少，在钢支撑受力较大时，钢围檩可能会产生局部屈服、失稳，影响围护结构的稳定性，故也可采用在钢支撑表面安装表面应变计进行测试。采用表面应变计时，每组测点由２个表面应变计组成，对称安装在钢管支撑两侧，安装示意图如图1-34所示。 图1-34　钢支撑表面应变计安装示意图 四　监测与数据整理 （一）支撑轴力计算 监测时将轴力计引线与频率接收仪相连接，频率接收仪即显示出支撑杆件在当前轴力下 的自振频率，设轴力计埋设后的初始自振频率为f0，当前监测自振频率为f，则支撑轴力可用式（1-19）计算求得，或参考监测元件说明书。 式中：Nc—支撑杆件轴力； ki—钢弦式轴力计的常数； f0—轴力计埋设后的初始自振频率； f—轴力计的监测自振频率。 （二）监测记录 将计算结果填入记录表，见表1-12。