陳進(jìn)河　陳國良　陳健　吳加文　金海軍

摘 要：支撐軸力作為地鐵深基坑施工監(jiān)測(cè)的主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，是考察基坑自身安全狀況的重要指標(biāo)。針對(duì)目前混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)值與實(shí)際情況差異較大的問題，分析造成混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)值偏大的原因。利用光纖傳感技術(shù)，在混凝土支撐縱向主筋肋槽上膠粘封裝光纖光柵傳感器（FBG），通過監(jiān)測(cè)鋼筋的應(yīng)變推算出支撐梁的內(nèi)力。在現(xiàn)有計(jì)算公式的基礎(chǔ)上提出考慮混凝土收縮、徐變、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系非線性影響的軸力修正公式，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。以某市地鐵深基坑為例，驗(yàn)證了光纖傳感軸力監(jiān)測(cè)技術(shù)及軸力修正公式的有效性。結(jié)果顯示，F(xiàn)BG 與鋼筋計(jì)軸力曲線變化趨勢(shì)一致，F(xiàn)BG 考慮了溫度補(bǔ)償，監(jiān)測(cè)值較鋼筋計(jì)更加穩(wěn)定;對(duì)軸力監(jiān)測(cè)值進(jìn)行修正，修正后的軸力值約為修正前的 1/3，結(jié)果更加符合實(shí)際。

關(guān)鍵詞：地鐵;光纖光柵;支撐軸力;收縮;徐變

中圖分類號(hào)：TU46;TP212.9

1 研究背景

混凝土支撐是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的重要組成部分，支撐軸力監(jiān)測(cè)值為基坑工程安全評(píng)價(jià)提供重要依據(jù)。但是目前準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)混凝土支撐軸力十分困難，一般通過監(jiān)測(cè)鋼筋或混凝土的應(yīng)變量來間接測(cè)試鋼筋混凝土支撐軸力。

支撐軸力監(jiān)測(cè)中需要得到的是支撐在外力作用下產(chǎn)生的抗力，實(shí)際測(cè)試過程中，混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)值往往偏大，有的甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出混凝土支撐極限承載力，但支撐體系依然處于正常工作狀態(tài)[1]，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)失控。經(jīng)分析，主要有以下2個(gè)原因。

（1）地鐵深基坑混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)主要采用振弦式鋼筋計(jì)、應(yīng)變計(jì)等常規(guī)機(jī)電型傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)普遍存在抗干擾性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)[2]，并且鋼筋計(jì)現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)需切斷主筋，破壞了鋼筋籠結(jié)構(gòu)的完整性，焊接部位應(yīng)力集中易導(dǎo)致軸力監(jiān)測(cè)值失真。

（2）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到的應(yīng)變是由多種因素綜合作用的結(jié)果，包括溫度變化、混凝土收縮、徐變、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的非線性、支撐彎壓受力狀態(tài)、支撐裂縫等[3-5]，這些因素均會(huì)導(dǎo)致傳感元件測(cè)試得到的應(yīng)變結(jié)果偏大。但現(xiàn)有的軸力計(jì)算公式僅是簡(jiǎn)單的把測(cè)得的應(yīng)變直接乘以支撐構(gòu)件的等效彈性模量和截面積，未剔除溫度變化、混凝土收縮、徐變、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系非線性等因素的影響，從而導(dǎo)致最終的支撐軸力計(jì)算結(jié)果偏大。

因此，為適應(yīng)地鐵深基坑信息化施工的需要，亟需引進(jìn)一種新的傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析方法，提高軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性，以便更好地反饋指導(dǎo)施工。

光纖光柵傳感器（FBG）具有精度高、體積小，便于安裝，對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能影響小等優(yōu)點(diǎn)，可以很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的不足。FBG在橋梁結(jié)構(gòu)健康診斷[6]、邊坡穩(wěn)定性評(píng)估[7]、隧道沉降觀測(cè)[8]中均取得了較好的結(jié)果，但應(yīng)用于地鐵深基坑混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)的研究比較少。本文基于FBG對(duì)溫度和應(yīng)變交叉敏感的特性，探討FBG應(yīng)變傳感器在混凝土支撐內(nèi)部的溫度補(bǔ)償問題，提出相應(yīng)的溫度補(bǔ)償措施，提高軸力監(jiān)測(cè)的精度。

針對(duì)支撐軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果異常的問題，前人在結(jié)果分析、原因探討、試驗(yàn)論證方面做了大量的工作，但從支撐軸力計(jì)算公式的角度研究甚少。本文結(jié)合CEB-FIP 90徐變預(yù)測(cè)模型，推導(dǎo)了加載應(yīng)力不斷變化條件下的徐變計(jì)算公式，進(jìn)而在現(xiàn)有軸力計(jì)算公式的基礎(chǔ)之上提出考慮混凝土收縮、徐變、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系非線性影響的軸力修正計(jì)算公式，修正公式可有效剔除混凝土收縮、徐變等影響，使監(jiān)測(cè)結(jié)果更為合理。

2 光纖傳感軸力監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1 光纖光柵傳感原理

光纖光柵傳感技術(shù)是一種以光纖為媒介、光為載體來感知和傳輸外界信號(hào)（被測(cè)量）的新型傳感技術(shù)。其傳感原理是：光柵中心波長(zhǎng)漂移量與應(yīng)變及溫度呈線性關(guān)系，當(dāng)溫度或應(yīng)變發(fā)生改變時(shí)，光柵中心波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生漂移，由波長(zhǎng)漂移量可反算出被測(cè)對(duì)象的應(yīng)變量或溫度的變化量[8]，即：

式（1）中，Δ λ為FBG中心波長(zhǎng)的變化量;λB0為FBG初始狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng);ε為光纖軸向應(yīng)變;ΔT為溫度變化量;Kε = 1-Pe為光纖光柵應(yīng)變傳感靈敏度系數(shù)，Pe 為光彈系數(shù);KT = αf+ ζ為溫度傳感靈敏度系數(shù)，αf 為光纖的熱膨脹系數(shù)，ζ為熱光系數(shù)。

2.2 溫度補(bǔ)償

由于FBG對(duì)應(yīng)變和溫度交叉敏感，故進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測(cè)時(shí)，需要消除溫度變化對(duì)中心波長(zhǎng)漂移量的影響。本文采用在FBG附近埋設(shè)光纖光柵溫度傳感器的溫度補(bǔ)償措施，即根據(jù)溫度傳感器的中心波長(zhǎng)漂移量推算出周邊環(huán)境溫度的變化值，然后從總漂移量中扣除其他應(yīng)變傳感器由于溫度變化引起的波長(zhǎng)漂移，得出僅由應(yīng)變引起的波長(zhǎng)漂移值[8]，表達(dá)式如下：

式（2）中， Δ λB、Δ λBS、Δ λεBT、Δ λTBT分別為總的中心波長(zhǎng)漂移量、應(yīng)變引起的波長(zhǎng)漂移量、溫度變化引起應(yīng)變傳感器的波長(zhǎng)漂移量、溫度傳感器的波長(zhǎng)漂移量; K εT、K TT 分別為應(yīng)變傳感器和溫度傳感器的溫度靈敏系數(shù)。

2.3 軸力計(jì)算公式

支撐軸力監(jiān)測(cè)通常是在支撐梁截面4個(gè)角點(diǎn)或四邊中心位置安裝傳感器，監(jiān)測(cè)鋼筋或混凝土的應(yīng)變量，然后對(duì)截面各傳感器所得的應(yīng)變?nèi)∑骄?，得到該截面的等效?yīng)變。假設(shè)鋼筋與混凝土變形協(xié)調(diào)，由應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系算得鋼筋和混凝土的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，再由力與應(yīng)力之間的關(guān)系計(jì)算鋼筋混凝土支撐軸力[9]，即：

式（3）～式（4）中，Nc為監(jiān)測(cè)斷面的支撐軸力;為監(jiān)測(cè)截面平均應(yīng)變;εi為第i個(gè)傳感器的應(yīng)變測(cè)試值;n 為傳感器的個(gè)數(shù);Ec混凝土彈性模量;Es鋼筋彈性模量;Ac截面混凝土面積;As截面鋼筋面積。

上述軸力計(jì)算公式未考慮混凝土收縮、徐變、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系非線性等因素的影響。根據(jù)葉萬靈、張開偉等人的研究，混凝土收縮、徐變、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系非線性的影響占比要超過實(shí)際軸力監(jiān)測(cè)計(jì)算值的50%。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有軸力計(jì)算公式進(jìn)行修正。

3 軸力修正公式推導(dǎo)

3.1 收縮應(yīng)變

收縮應(yīng)變按GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定計(jì)算，混凝土總收縮應(yīng)變由干縮應(yīng)變和自收縮應(yīng)變組成[9-10]。

3.1.1 干縮應(yīng)變

式（5）～式（8）中，εcd（t）為干縮應(yīng)變;εcd，0為混凝土的名義無約束干縮值;βds（t，ts ）是描述干縮應(yīng)變與時(shí)間和理論厚度2A / u相關(guān)的系數(shù)，t為混凝土齡期，ts為干縮開始時(shí)的混凝土齡期，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，ts取3天;fcm為混凝土圓柱體28天齡期平均抗壓強(qiáng)度;RH為年平均相對(duì)濕度;A為混凝土的截面積;u為混凝土橫截面與空氣接觸的周長(zhǎng);kh是與理論厚度2A / u相關(guān)的系數(shù)，按表1選用。

3.1.2 自收縮應(yīng)變

式（9）中，εca（t）為自收縮應(yīng)變;t為混凝土齡期; fck為混凝土圓柱體28天齡期抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

加荷齡期t0至齡期t的混凝土收縮應(yīng)變值為：

式（10）～式（11）中，ξ為考慮鋼筋骨架影響的折減系數(shù);ne為鋼筋彈模與混凝土彈模之比;ρs為配筋率。

3.2 徐變變形[9-17]

徐變是指在持續(xù)應(yīng)力作用下，應(yīng)變不斷增大的現(xiàn)象。徐變系數(shù)按CEB-FIP 90徐變預(yù)測(cè)模型計(jì)算，公式如下：

式（12）～式（19）中，（t，t0）為混凝土的徐變系數(shù)（徐變應(yīng)變與彈性應(yīng)變的比值）;βc（t，t0）為混凝土構(gòu)件施加荷載后徐變隨時(shí)間發(fā)展的系數(shù);t，t0分別為混凝土齡期和加荷齡期;β（fcm）為考慮混凝土強(qiáng)度對(duì)徐變系數(shù)影響的系數(shù);β（t0）為考慮加載時(shí)混凝土齡期對(duì)徐變系數(shù)影響的系數(shù);RH為考慮環(huán)境相對(duì)濕度和理論厚度對(duì)徐變系數(shù)影響的系數(shù);βH為取決于環(huán)境相對(duì)濕度RH和理論厚度2A/u的系數(shù);α1，α2，α3為考慮混凝土強(qiáng)度的影響系數(shù)。

由于基坑開挖過程中，外部荷載處于動(dòng)態(tài)變化的過程，而傳統(tǒng)徐變計(jì)算公式是基于加載應(yīng)力恒定的前提下推導(dǎo)的。因此，當(dāng)荷載處于長(zhǎng)期連續(xù)變化時(shí)，須將混凝土應(yīng)力變化過程離散化，并假設(shè)離散化后各時(shí)段內(nèi)應(yīng)力保持不變，如圖1所示。

由McHenry提出的徐變可逆性原理可知，從加載齡期t0至計(jì)算時(shí)刻tn的累計(jì)徐變變形εcr（tn，t0）用彈性變形可表示為：

式（20）中，εe（ti）表示（ti，ti-1）內(nèi)的彈性應(yīng)變，在該時(shí)間段內(nèi)為一定值。

根據(jù)應(yīng)變疊加原理，混凝土支撐梁的總應(yīng)變?yōu)椋?/p>

式（21）中，ε（tn）為混凝土總應(yīng)變;εe（tn）為彈性應(yīng)變;εcr（tn）為徐變應(yīng)變;εsh（tn）為收縮應(yīng)變。

聯(lián)立式（20）、式（21），可得任一時(shí)刻的彈性應(yīng)變：

式（22）以混凝土的應(yīng)變?yōu)樽兞?，剔除了混凝土收縮、徐變對(duì)監(jiān)測(cè)值的影響，得到tn時(shí)刻混凝土的彈性應(yīng)變值。

3.3 混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

由于混凝土本身屬于非均質(zhì)材料，故混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系并非呈線性關(guān)系，當(dāng)應(yīng)變較大時(shí)，仍采用常量的彈性模量會(huì)帶來較大的誤差。此外，支撐軸力監(jiān)測(cè)是為了得到支撐梁的實(shí)際受力狀態(tài)，因此，在應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系表達(dá)式中，須用混凝土軸心抗壓強(qiáng)度平均值取代規(guī)范中規(guī)定的混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[9-10]。

式（23）～式（27）中，σc為壓應(yīng)力;εc為壓應(yīng)變;ε0為混凝土壓應(yīng)力達(dá)到fc時(shí)的壓應(yīng)變，fc為抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;當(dāng)計(jì)算的ε0的值小于0.002時(shí)，ε0取0.002;εcu 為正截面的混凝土極限壓應(yīng)變，當(dāng)處于非均勻受壓時(shí)，按式（27）計(jì)算，如計(jì)算的εcu的值大于0.0033時(shí)，εcu取0.0033，當(dāng)處于軸心受壓時(shí)取為ε0;fcu，k為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;n為系數(shù)，當(dāng)計(jì)算的n值大于2.0時(shí)，取2.0;fcm可按表2取值。

3.4 軸力修正計(jì)算公式

根據(jù)前文對(duì)混凝土收縮、徐變、應(yīng)力應(yīng)變非線性關(guān)系相關(guān)計(jì)算公式的推導(dǎo)，軸力修正公式表達(dá)式如下：

式（28）～式（35）中，Nc（tn）為監(jiān)測(cè)斷面tn時(shí)刻的支撐軸力;ε（tn）為監(jiān)測(cè)截面tn時(shí)刻的平均應(yīng)變;εi（tn）為第i個(gè)傳感元件tn時(shí)刻的應(yīng)變。

4 工程應(yīng)用

4.1 工程概況

某市地鐵1號(hào)線城市廣場(chǎng)站2號(hào)出入口寬度為6.5m，基坑開挖深度為9.5～10.5 m，基坑采取鉆孔灌注樁加旋噴樁止水的支護(hù)形式。豎向設(shè)2道內(nèi)支撐（局部3道），第一、二道為800mm×800 mm的鋼筋混凝土支撐，局部第三道采用609 mm、t = 16 mm鋼管支撐，基坑平面圖如圖2所示。

4.2 測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

選取城市廣場(chǎng)站2號(hào)出入口混凝土支撐作為試驗(yàn)點(diǎn)，埋設(shè)4只裸FBG應(yīng)變傳感器和2 只FBG溫度傳感器，埋設(shè)斷面為支撐長(zhǎng)度的1/3處。FBG應(yīng)變傳感器分別安裝在混凝土支撐截面4個(gè)角的主筋肋槽上，沿平行于主筋軸向方向膠粘封裝，F(xiàn)BG溫度傳感器安裝在混凝土支撐截面上下兩側(cè)，作為對(duì)FBG應(yīng)變傳感器的溫度補(bǔ)償。同時(shí)，在FBG埋設(shè)斷面附近安裝4只振弦式鋼筋計(jì)，采用切斷主筋焊接鋼筋計(jì)的方法固定到支撐4個(gè)角的主筋上，布設(shè)位置如圖3所示。

4.3 數(shù)據(jù)采集與結(jié)果分析

在基坑外土體回填過程中，傳感器的外露光纖被施工機(jī)械拉斷，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)可感測(cè)的FBG應(yīng)變傳感器3只，溫度傳感器2只。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從支撐混凝土澆筑前開始采集，到基坑底板混凝土澆筑完成為止，數(shù)據(jù)采集安排在每天上午9 ： 00～10 ： 00進(jìn)行，減小溫差對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響。

以混凝土澆筑前的測(cè)值作為初始值，根據(jù)基坑開挖過程中的不同工況，進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，得到混凝土支撐應(yīng)變?nèi)糖€，如圖4所示。假設(shè)拉應(yīng)變?yōu)檎?，壓?yīng)變?yōu)樨?fù)。對(duì)于一般的石英光纖，光纖的熱膨脹系數(shù)αf= 0.55×10^-6，光彈系數(shù)Ρ_e= 0.22，熱光系數(shù)ζ= 6.67×10^-6。由2.1節(jié)可知，F(xiàn)BG的溫度系數(shù)和應(yīng)變系數(shù)分別為KT =αf +ζ= 7.22×10^-6/ ℃、K_ε= 1-Ρ_e= 0.78×10^-6/με，其中，με為微應(yīng)變，ε = 10⁶με。

由圖4可知，混凝土澆筑初期，由于混凝土的水化反應(yīng)劇烈導(dǎo)致應(yīng)變測(cè)試值變化較大?；娱_挖期間，隨著開挖深度的增加，應(yīng)變曲線不斷下降，直至基坑開挖到設(shè)計(jì)深度。截面右上方應(yīng)變傳感器FBG（D）的感測(cè)到的最大壓應(yīng)變?yōu)?48.1 με，左上方應(yīng)變傳感器FBG（A）測(cè)試得到的最大壓應(yīng)變?yōu)?10.9 με，右下方應(yīng)變傳感器FBG（C）測(cè)試得到的最大壓應(yīng)變?yōu)?65.2 με，可以看出截面上側(cè)的應(yīng)變值比下側(cè)的應(yīng)變測(cè)值稍大，支撐處于偏心受壓狀態(tài)，但上下部應(yīng)變均為負(fù)值，故仍采用斷面平均應(yīng)變法進(jìn)行支撐軸力計(jì)算。

2017年1月12日混凝土澆筑，2017年1月17日基坑開始開挖，混凝土的養(yǎng)護(hù)期5天，2017年4月12日基坑底板混凝土澆筑。以開挖前的穩(wěn)定測(cè)值作為初始值，得到了FBG應(yīng)變傳感器與鋼筋計(jì)的軸力變化時(shí)程曲線及支撐內(nèi)部溫度變化時(shí)程曲線，如圖5所示。由圖 5可知，F(xiàn)BG和鋼筋計(jì)的軸力測(cè)試曲線總體變化趨勢(shì)一致，說明FBG應(yīng)用于支撐梁內(nèi)力測(cè)試的可行性。

從軸力變化曲線可以看出，當(dāng)基坑開挖至坑底，F(xiàn)BG軸力監(jiān)測(cè)值趨于穩(wěn)定，而鋼筋計(jì)軸力監(jiān)測(cè)值繼續(xù)增大。溫度時(shí)程曲線顯示，3月17日—3月24日期間外界升溫明顯，F(xiàn)BG通過溫度補(bǔ)償消除溫差對(duì)傳感器的影響，而鋼筋計(jì)未進(jìn)行溫度補(bǔ)償。此外，鋼筋計(jì)測(cè)試曲線與溫度時(shí)程曲線形態(tài)基本一致，說明外界溫度變化對(duì)鋼筋計(jì)測(cè)試結(jié)果影響較大。這也進(jìn)一步表明了光纖傳感技術(shù)在支撐軸力監(jiān)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)本文提出的軸力修正公式，對(duì)FBG軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了軸力修正前后的對(duì)比曲線，如圖 6所示。

由圖6的軸力修正前后對(duì)比曲線可知，修正前的FBG軸力最大值為2 726 kN，遠(yuǎn)大于軸力設(shè)計(jì)值1500kN。而考慮混凝土收縮、徐變及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系非線性影響后的最大軸力值為1 027 kN，小于軸力設(shè)計(jì)值1 500 kN。修正后的軸力值約為修正前的1/3，修正結(jié)果與葉萬靈（2000）、張開偉（2017）等人的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果相符。

此外，結(jié)合同一監(jiān)測(cè)斷面的其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（樁體測(cè)斜、地表沉降、地下水位等）的監(jiān)測(cè)結(jié)果，以及現(xiàn)場(chǎng)各道支撐的工作狀態(tài)，未出現(xiàn)裂縫等不安全、失穩(wěn)跡象，故認(rèn)為修正后的軸力測(cè)值更加符合實(shí)際，也進(jìn)一步說明了軸力修正公式的合理性。

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié)論

針對(duì)城市軌道交通工程深基坑施工監(jiān)測(cè)中存在的混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)值與實(shí)際情況差異較大的問題，開展基于光纖傳感技術(shù)的內(nèi)支撐體系內(nèi)力監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析方法研究，提出了一種新的支撐軸力修正公式，并得到如下結(jié)論。

（1）FBG和鋼筋計(jì)的軸力監(jiān)測(cè)曲線總體變化趨勢(shì)一致，說明FBG應(yīng)用于支撐梁內(nèi)力監(jiān)測(cè)是可行的。

（2）FBG采用膠粘封裝工藝進(jìn)行支撐軸力的監(jiān)測(cè)，不用切斷主筋，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的性能影響小。此外，F(xiàn)BG通過溫度補(bǔ)償，消除了溫度變化對(duì)支撐軸力監(jiān)測(cè)的影響，監(jiān)測(cè)結(jié)果更加精確、穩(wěn)定。

（3）采用軸力修正公式對(duì)FBG監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，剔除了混凝土收縮、徐變及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系非線性的影響，修正后的軸力值約為修正前的1/3，修正后的軸力值更加符合實(shí)際。

5.2 展望

軸力修正公式僅考慮了對(duì)混凝土收縮、徐變、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系非線性及溫度的影響，但是有的因素未加以考慮，包括規(guī)范給出的混凝土收縮計(jì)算公式在恒溫恒壓條件下得到的，自然環(huán)境下的混凝土實(shí)際收縮與計(jì)算結(jié)果存在一定差異;而支撐的偏心受壓狀態(tài)、支撐裂縫的影響等因素修正公式未考慮。為此，如何結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)各項(xiàng)影響因素進(jìn)行全面的考慮使計(jì)算結(jié)果更加符合實(shí)際，是下一步的研究重點(diǎn)。

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收稿日期 2019-12-23

責(zé)任編輯 胡姬

Monitoring and data analysis of axial force of concrete support based on optical fiber sensing technology

Chen Jinhe， Chen Guoliang， Chen Jian， et al.

Abstract： As the main monitoring system of subway deep foundation pit construction， the supporting axial force is an important index to investigate the safety condition of the foundation pit itself. In view of the big difference between the current monitoring value of concrete support axial force and the actual situation， this paper analyzes the reasons for the large monitoring value of concrete support axial force. The Fiber Bragg Grating （FBG） sensor is glued on the longitudinal main rib groove of the concrete support by using the optical fiber sensing technology. The internal force of the support beam is calculated by monitoring the strain of the reinforcement. Based on the existing calculation formula， the axial force correction formula considering the nonlinear influence of concrete shrinkage， creep， stress-strain relationship is proposed to correct the monitoring data. Taking the deep foundation pit of a metro as an example， the validity of the optical fiber sensing axial force monitoring technology and the axial force correction formula is verified. The results show that the change trend of the axial force curve of FBG and the reinforcement meter is identical. The FBG takes temperature compensation into account， the monitoring value is more stable than the reinforcement meter， the revised axial force monitoring value is about 1/3 of the revised axial force value， the results are more practical and truer.

Keywords： subway， Fiber Bragg Grating， supporting axial force， shrinkage， creepage

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（No.2017YFF0108706，No.2017YFF0108705）;湖北省技術(shù)創(chuàng)新重大項(xiàng)目（No. 2017ACA186）。

作者簡(jiǎn)介：陳進(jìn)河（1991—），男，碩士