大型基坑支撑体的轴力数据自动优化方法技术

本发明专利技术公开了一种大型基坑支撑体的轴力数据自动优化方法，属于基坑工程领域。所述基坑支撑体为钢筋混凝土梁，并在施工现场设置与基坑支撑体具有相同的截面、相同配筋、相同混凝土配比并同时浇筑的支撑体模型，通过设置于第一钢筋计、第二钢筋计，并利用智能监测平台，自动剔除第一钢筋计所受到的基坑支撑体内力，从而有效剥离出其中的荷载轴力，然后再依据钢筋和混凝土变形协调条件，将钢筋计测量的荷载轴力数据等效到整个基坑支撑体截面上，计算出的基坑支撑体的荷载轴力。利用本发明专利技术提供的方法计算出的荷载轴力，更符合工程实际的作用与基坑支撑体的轴力，可以更好地为基坑施工服务，对监测并保证基坑安全具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大型基坑支撑体的轴力数据自动优化方法，属于基坑工程领域。
技术介绍
在大型基坑工程中，基坑支护结构至关重要。钢筋混凝土支撑结构是较常见的基坑支护结构。支撑变形和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结构受到的轴力，主要通过在支撑结构内埋设振弦式钢筋应力计进行测量。钢筋混凝土支撑结构轴力的计算方法如下：钢筋计串联连接于支撑结构的主筋上，通过采集的钢筋计频率数据，换算出某根钢筋所受轴力(见公式1)；然后换算为钢筋所受应力(见公式2)；最后依据钢筋和混凝土变形协调条件，将钢筋计测量轴力等效到整个支撑结构的测量截面上，得出该测量截面的轴力(见公式3)。具体公式如下：σs＝Fs/As(2)其中，Fs为钢筋计对应轴力；f0为初始频率；fi实时频率；k为钢筋计系数；σs为钢筋计的应力值；F为支撑结构测量断面处计算轴力；Ec—混凝土弹性模量；Es—钢筋弹性模量；A0—量测断面的截面面积；As—量测断面钢筋总截面面积。采用上述公式计算得到的支撑构件轴力，往往不能准确反映实际工程中支撑构件实际受到的轴力。有结果表明，计算得到的支撑结构轴力达到支撑体设计轴力的2倍甚至更大时，工程中却没有发现支护结构任何失稳或破坏情况，这样就使得这一项监测工作就失去了实际的意义(周文、潘隆：钢筋混凝土支撑轴力影响因素研究[J]，西部交通科技，2012.9，63～66)。究其原因，钢筋计测量的影响因素，可以分为荷载因素和非荷载因素，其中非荷载因数主要包括温度、混凝土收缩等。而对支撑体构件而言，温度导致的混凝土与钢筋的涨缩不同步、混凝土收缩等为支撑结构的内力，真正影响支撑结构的为荷载轴力。因此，对于大型基坑工程中的支撑结构，现有的轴力计算的方法不能反映工程中实际情况，亟需一种新的数据优化方法。
技术实现思路
针对现有技术中钢筋混凝土支撑体的监测往往不能准确反映其实际的受力状态的缺陷，本专利技术提供了一种大型基坑支撑体的轴力数据自动优化方法，能够将监测的钢筋计的综合轴力进行分解，计算其中工程中实际有效的荷载轴力，从而准确反映作用于基坑支撑体的轴力情况，从而为基坑安全施工提供保障。为解决以上技术问题，本专利技术包括如下技术方案：一种大型基坑支撑体的轴力数据自动优化方法，包括如下步骤，S1.绑扎基坑支撑体的钢筋笼，选取q个测点，每个测点的横断面的钢筋笼上、下、左、右四个方位的主筋上各串联连接一个第一钢筋计，并将第一钢筋计连接至智能监测平台；S2.在施工现场绑扎支撑体模型的钢筋笼，选取S个测点，每个测点的横断面的钢筋笼上、下、左、右四个方位的主筋上各串联连接一个第二钢筋计，并将第二钢筋计连接至所述智能监测平台；S3.同时浇筑所述基坑支撑体、支撑体模型所需的混凝土，使支撑体模型与基坑支撑体具有相同的截面形状配筋及混凝土配比；S4.所述智能监测平台根据接收到的所述第一钢筋计的频率数据fijn和所述第二钢筋计的频率数据f模ihn，计算作用于支撑体模型的平均轴力F模i，从而计算作用于基坑支撑体j测点荷载轴力Fij、各测点的平均荷载轴力Fi，计算如下：其中，f模ihn—为i时刻支撑体模型第h测点第n个第二钢筋计的频率；f模0hn—为支撑体模型第h测点第n个第二钢筋计的初始频率；F模ihn—为i时刻支撑体模型第h测点第n个第二钢筋计的轴力；F模i—为i时刻支撑体模型S个测点共计4S个第二钢筋计的平均轴力；k1、k2—分别为第一钢筋计、第二钢筋计的系数，为一常数；fijn—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的频率；f0jn—为基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的初始频率；Fijn—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的轴力；—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的荷载轴力；—为i时刻基坑支撑体第j测点4个第一钢筋计的平均荷载轴力；Fij—为i时刻作用于基坑支撑体第j测点的荷载轴力；Fi—为i时刻所用于基坑支撑体的q个测点的平均荷载轴力；Es、Ec—分别为钢筋的弹性模量和混凝土的弹性模量；As1、As总—分别为单根主筋的断面面积和j测点横断面所有主筋总断面面积；Ac—j测点混凝土的断面面积；α—表示钢筋与混凝土的弹性模量比；ρ—表示测点横断面的配筋率；V—表示混凝土的变形模量与弹性模量比；其中，j∈[1,q]，h∈[1,S]，n∈[1,4]。进一步，所述的大型基坑支撑体的轴力数据自动优化方法，还包括：步骤S2中，在每个测量截面的中心处布设一个混凝土应变计，并连接至所述智能监测平台，所述混凝土应变计用以测量混凝土应变数据ε模t和温度数据t模；进一步，所述的大型基坑支撑体的轴力数据自动优化方法还包括：步骤S4中，所述智能平台还计算出第一钢筋计的轴力数据Fijn中包含的温度轴力数据收缩轴力数据计算如下：其中，—为i时刻支撑体模型第h测点的混凝土应变计的温度应变数据；m—为温度补偿系数；t模0h—为支撑体模型的第h测点混凝土应变计的初始温度数据；t模ih—为i时刻支撑体模型第h测点混凝土应变计的测量温度数据；—为i时刻支撑体模型的S个测点点平均温度应变数据；—为i时刻支撑体模型的h测点的收缩应变数据；ε模ih—为i时刻支撑体模型h测点的混凝土应变计测量的应变数据；—为i时刻支撑体模型的收缩应力数据；—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个钢筋计的Fijn所包含的收缩应力数据；Asn—为第第n个钢筋计对应处的单根钢筋的截面面积；—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个钢筋计的Fijn所包含的温度应力数据。进一步，步骤S4中的温度补偿系数m的测量方法包括如下步骤：S4-1：90天后混支撑体模型的凝土收缩应变ε模p趋于稳定，测得混凝土应变ε模主要由温度应变ε模t引起，选取N个特征试验时刻，测量混凝土第n个特征实验时刻的应变数据ε模nj、t模nj，采用一次线性回归拟合温度补偿系数m，其中，m＝polyfit(t模nj,ε模nj,1)；其中n∈[1,N]。进一步，所述智能监测平台包括数据接收器、数据处理器和显示器；其中，所述数据接收器分别与所述第一钢筋计、第二钢筋计相连接，用以接收第一钢筋计的频率数据fijn和所述第二钢筋计的频率数据f模ihn；所述数据处理器，与所述数据接收器相连，计算作用于支撑体模型的平均轴力F模i，从而计算作用于基坑支撑体j测点荷载轴力Fij、各测点的平均荷载轴力Fi；所述显示器，用以显示测量数据及测量数据的分解数据。进一步，所述数据处理器还包括图形输出模块。进一步，所述支撑体模型下铺设混凝土垫层，在所述支撑体模型与所述混凝土垫层之间铺设隔离层。优选为，所述隔离层包括自下而上依次设置的油毡隔离层、润滑油膏、油毡隔离层。本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术提供的大型基坑支撑体的数据自动优化方法，能够由监测的基坑支撑体的主筋的综合轴力数据，由智能监测平台自动计算出能够作用于基坑支撑体的荷载轴力，该荷载轴力真实反映出基坑支撑体实际受力情况。而且，智能监测平台还可以计算出主筋的综合轴力数据中所包含的温度轴力、收缩轴力等反映钢筋与混凝土之间的作用内力，更精确地掌握基坑支撑体的受力，为基坑支撑体的安全提供保障。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的大型基坑支撑体的轴力数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型基坑支撑体的轴力数据自动优化方法，其特征在于，所述轴力数据自动优化方法包括如下步骤，S1.绑扎基坑支撑体的钢筋笼，选取q个测点，每个测点的横断面的钢筋笼上、下、左、右四个方位的主筋上各串联连接一个第一钢筋计，并将第一钢筋计连接至智能监测平台；S2.在施工现场绑扎支撑体模型的钢筋笼，选取S个测点，每个测点的横断面的钢筋笼上、下、左、右四个方位的主筋上各串联连接一个第二钢筋计，并将第二钢筋计连接至所述智能监测平台；S3.同时浇筑所述基坑支撑体、支撑体模型所需的混凝土，使支撑体模型与基坑支撑体具有相同的截面形状配筋及混凝土配比；S4.所述智能监测平台根据接收到的所述第一钢筋计的频率数据fijn和所述第二钢筋计的频率数据f模ihn，计算作用于支撑体模型的平均轴力F模i，从而计算作用于基坑支撑体j测点荷载轴力Fij、各测点的平均荷载轴力Fi，计算如下：其中，f模ihn—为i时刻支撑体模型第h测点第n个第二钢筋计的频率；f模0hn—为支撑体模型第h测点第n个第二钢筋计的初始频率；F模ihn—为i时刻支撑体模型第h测点第n个第二钢筋计的轴力；F模i—为i时刻支撑体模型S个测点共计4S个第二钢筋计的平均轴力；k1、k2—分别为第一钢筋计、第二钢筋计的系数，为一常数；fijn—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的频率；f0jn—为基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的初始频率；Fijn—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的轴力；—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的荷载轴力；—为i时刻基坑支撑体第j测点4个第一钢筋计的平均荷载轴力；Fij—为i时刻作用于基坑支撑体第j测点的荷载轴力；Fi—为i时刻所用于基坑支撑体的q个测点的平均荷载轴力；Es、Ec—分别为钢筋的弹性模量和混凝土的弹性模量；As1、As总—分别为单根主筋的断面面积和j测点横断面所有主筋总断面面积；Ac—j测点混凝土的断面面积；α—表示钢筋与混凝土的弹性模量比；ρ—表示测点横断面的配筋率；V—表示混凝土的变形模量与弹性模量比；其中，j∈[1,q]，h∈[1,S]，n∈[1,4]。...

【技术特征摘要】
1.一种大型基坑支撑体的轴力数据自动优化方法，其特征在于，所述轴力数据自动优化方法包括如下步骤，S1.绑扎基坑支撑体的钢筋笼，选取q个测点，每个测点的横断面的钢筋笼上、下、左、右四个方位的主筋上各串联连接一个第一钢筋计，并将第一钢筋计连接至智能监测平台；S2.在施工现场绑扎支撑体模型的钢筋笼，选取S个测点，每个测点的横断面的钢筋笼上、下、左、右四个方位的主筋上各串联连接一个第二钢筋计，并将第二钢筋计连接至所述智能监测平台；S3.同时浇筑所述基坑支撑体、支撑体模型所需的混凝土，使支撑体模型与基坑支撑体具有相同的截面形状配筋及混凝土配比；S4.所述智能监测平台根据接收到的所述第一钢筋计的频率数据fijn和所述第二钢筋计的频率数据f模ihn，计算作用于支撑体模型的平均轴力F模i，从而计算作用于基坑支撑体j测点荷载轴力Fij、各测点的平均荷载轴力Fi，计算如下：其中，f模ihn—为i时刻支撑体模型第h测点第n个第二钢筋计的频率；f模0hn—为支撑体模型第h测点第n个第二钢筋计的初始频率；F模ihn—为i时刻支撑体模型第h测点第n个第二钢筋计的轴力；F模i—为i时刻支撑体模型S个测点共计4S个第二钢筋计的平均轴力；k1、k2—分别为第一钢筋计、第二钢筋计的系数，为一常数；fijn—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的频率；f0jn—为基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的初始频率；Fijn—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的轴力；—为i时刻基坑支撑体第j测点第n个第一钢筋计的荷载轴力；—为i时刻基坑支撑体第j测点4个第一钢筋计的平均荷载轴力；Fij—为i时刻作用于基坑支撑体第j测点的荷载轴力；Fi—为i时刻所用于基坑支撑体的q个测点的平均荷载轴力；Es、Ec—分别为钢筋的弹性模量和混凝土的弹性模量；As1、As总—分别为单根主筋的断面面积和j测点横断面所有主筋总断面面积；Ac—j测点混凝土的断面面积；α—表示钢筋与混凝土的弹性模量比；ρ—表示测点横断面的配筋率；V—表示混凝土的变形模量与弹性模量比；其中，j∈[1,q]，h∈[1,S]，n∈[1,4]。2.如权利要求1所述的大型基坑支撑体的轴力数据自动优化方法，其特征在于，还包括：步骤S2中，在每个测量截面的中心处布设一个混凝土应变计，并连接至所述智能监测平台，所述混凝土应变计用以测量混凝土应变数据ε模t和温度数据t模。3.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶云海，俞建强，徐磊，王晶莹，丁惟峰，汤步展，
申请(专利权)人：上海建工一建集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31