采用鋼筋混凝土材料制作的基坑支護結構,其內力和軸力通常是通過測定其構件受力鋼筋的應力,然后根據鋼筋與混凝土共同工作、變形協調條件反算得到。鋼筋應力一般通過在構件受力鋼筋上串聯鋼筋應力傳感器予以測定。
目前工程中使用較多的鋼筋應力傳感器有鋼弦式和電阻應變式兩類,接收儀分別采用頻率儀和電阻應變儀。
鋼弦式鋼筋應力傳感器(簡稱鋼弦式鋼筋計)的工作原理是(圖133a),當鋼筋計受軸向力時,引起彈性鋼弦的張力變化,改變了鋼弦的振動頻率,通過頻率儀測得鋼弦的頻率變化,即可測出鋼筋所受作用力的大小,換算而得混凝土結構所受的力。
電阻應變式鋼筋應力傳感器其工作原理是(圖1336),利用鋼筋受力后產生變形,粘貼在鋼筋上的電阻應變片產生應變,從而通過測出應變值得出鋼筋所受作用力大小。
鋼弦式鋼筋計由于在耐久性、防潮絕緣、使用簡便等方面具有優勢,故應用越來越廣泛。
鋼弦式鋼筋計安裝時一般是采用與結構主筋軸心對焊,沿混凝土結構截面上下或左右對稱布置一對鋼筋計,或在四
個角處布置四個鋼筋計(方形截面)。有人認為對于方形截面布置在4 個側面的每側中間,所測的支撐軸力更接近于構件的實際受力。電阻應變式鋼筋計不需要與主筋對焊,只要保持與主筋平行,綁扎或點焊在箍筋上。
鋼弦式鋼筋計的安裝由于一般采用與受力鋼筋軸心串聯焊接的方式,這就產生了電焊高溫對鋼筋計環氧絕緣材料的不利影響,以及容易安裝偏心的問題。為了克服上述困難,上海應變計廠提供了一套定位桿——連接螺母傳感器裝置<圖134),使用效果良好。首先將連接螺母與受力鋼筋進行對焊連接,然后將定位桿代替傳感器與鋼筋一起綁扎,最后在下鋼筋籠之前將傳感器放入,按此操作可以保證所放置鋼筋計的質量。電焊時也可以采取澆水強制冷卻的辦法,安裝速度快,實際效果也較為滿意。
對于諸如 H型鋼、鋼管等支撐若觀測支撐軸力的變化,則應串聯安裝與其斷面尺寸相同的鋼筋計,這類鋼筋計體積大、壓力高,安裝后即可直接測讀,但價格較昂貴。
鋼筋計傳感器部分和信號線一定要做好防水處理;信號線要采用金屬屏蔽式,以減少外界因素對信號的干擾;安裝好后,澆筑混凝土前測一次初值,基坑開挖前再測一次初期值。