提高钢筋应力计测量精度的方法

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摘要：在基坑变形监测工程中，常常用到钢筋应力计来测试围护结构内力、支撑轴力，在《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）中列为应测项目。随着深基坑包括地铁基坑项目越来越多，钢筋应力测试成为基坑变形观测中必不可少的一环。

关键词：检测工程；钢筋；计量精度

中图分类号：TU378文献标识码：A

笔者发现，监测工程中钢筋应力计在安装和测试过程中存在诸多问题，一是钢筋应力计在安装、施工过程中常常被破坏，造成读数失常，甚至没有读数；二是钢筋应力计测试成果与实际不符，误差常常达到2倍之多，使得钢筋应力计测试数据完全失去了参考价值。

为了提高钢筋应力计测量的精度，必须从影响测试精度的原因展开：

在安装、施工过程中的影响因素和解决办法

钢筋计一般采用焊接的方式，对焊在基坑围护结构钢筋笼的主筋上，在焊接过程中，由于焊枪的高温，常常使钢筋计中的自振钢弦受热，改变了自振钢弦的弹性，从而改变了自振钢弦的率定值。率定值是钢筋应力计厂家在实验室测定的钢筋计参数，该参数用于从测试的频率数据来计算钢筋计的受力，公式为：

P=K（F0-F1）+B （1）

其中：

P为钢筋计的受力值，单位为KN

K为钢筋计的率定值，单位为KN/F

B为改正数，单位为KN

F为频率模数，单位为HZ2

理论上来说，K值在基坑监测过程中是不发生变化的，但人为造成K值变化时，在非实验室条件下又无法测定K值，结果造成测试数据失实。所以要尽量保护钢筋计，防止钢筋计受热后K值变化。总结保护措施有几点：1、加长钢筋计的连杆，目前常用的连杆长度仅20CM，应加长至50CM，保证焊接长度20CM,余下30CM采用棉布包裹，在焊接时淋水降温，温度控制在100度以下。钢弦的弹性系数在-5℃-25℃的范围内是不会发生变化的。过高（100℃以上）和过低（-30℃以下）都会导致钢弦材料强度降低，弹性系数也随之降低。当温度变大时，钢弦弹力减小，长时间工作在负载较大，温度较高的钢弦，会发生“蠕变变形”即塑性变形，去掉负载时钢弦将不能恢复原来的形状即通常所说的“松弛”，对设备的危害极大。

钢筋计的导线也是易损构件，围护结构钢筋笼在浇筑混凝土和破除桩头时极易对预埋的导线造成破坏，具体为导线编号丢失、导线断裂，所以应有专项措施对钢筋计导线进行保护。

测试过程中的影响因素和解决办法

钢筋计安装完成后，测量员在测试过程中，往往发现测试结果与预计值大不相同，甚至超过预计值数倍，究其原因，排除安装过程中的破坏因素，往往是由于温度原因造成的。日常中自然温差在不同季节达到约-10度~40度（不考虑极端温度），为得出温度对钢筋计读数的影响，笔者做了实验，实验过程如下：

在不同温度下，实时测定钢筋计的频率读数，并同时记下温度。实验数据如下：

表1：测试数据

温度 钢筋计1 钢筋计2

单位（度） 单位（HZ） 单位（HZ）

25 1509.7 1438.8

35 1508.1 1436.4

42 1506.6 1432.9

46 1505.1 1431

52 1502.9 1427.2

54 1501.8 1426.2

60 1498.6 1422.1

63 1497.1 1420.6

66 1495.4 1418.3

72 1491.2 1412.7

76 1488.1 1407.7

85 1481.2 1399

图1：钢筋计频率读数-温度曲线

注：横轴为温度（单位度），数轴为频率读数（单位为HZ）

在不同温度下，测试的数据呈线性变化，随着温度的升高，频率读数逐渐减小。

图2：钢筋计频率读数变化速度

测试钢筋计1

测试钢筋计2

注：横轴为温度（单位度），数轴为频率读数变化量（单位HZ）

从实验数据可以看出，频率读数在室温25度时每升高1度，读数减小0.2HZ，在85度时温度每升高1度，读数减小0.8HZ，频率读数随温度变化呈加速减小，为了得出频率读数随温度变化规律，笔者反复实验，经过多次实验数据验证，得出频率计算公式：

（2）

其中F为频率（单位HZ）

d1为当前温度（度）

d0为实验室测定率定值的初始温度（度）

K为频率变化系数，取值K=0.01，单位为（HZ/度）

这样，我们可以通过测定当前的温度和钢筋计频率读数，将当前频率读数由公式（2）换算为初始温度下的频率读数，然后根据公式（1）计算钢筋计的受力。

在工程实践中，利用上述理论进行频率计算，取得了良好的结果，测试数据更接近实际值。

后续

由于实验条件有限，温度的测定范围仅从25度到85度，没有涵盖自然条件下的温度范围，致使测试温度范围外的数据仅仅限于理论值，没有实验数据验证。另外，由于测试选用的钢筋计仅限于一个生产厂家的产品，所以不一定适用于所有钢筋计的频率读数数据修正。

笔者在基坑钢筋应力监测工程中的有益探索，可以为基坑钢筋应力监测提高测试精度，并为钢筋计生产厂家提供改进的参考，已经达到了写这篇文章的初衷。