结构力学在变形监测应用的分析

随着城镇化的加速, 我国建筑业得到了迅速发展, 各种道路、桥梁、大坝、高楼都随即铺开。面对着这些工程的开展, 变形监测在工程的运行中占有着重要的地位, 通过监测可以让我们对建 (构) 筑物的变形得到充分的掌握, 为工程的下一步指出明确的方向。变形监测是运用各种相关仪器对该建 (构) 筑物的受力处进行监测, 掌握变形体的发展态势, 同时作出相关的预测, 它广泛的应用于各项工程中, 尤其是目前的高铁、地铁等国家重要项目的运行都离不开变形监测。

变形监测涉及的内容比较广, 所需的要求比较高, 它包含基坑变形监测和建筑变形测量。作为一个优秀的监测技术员, 不仅仅局限于测绘方面的知识, 更应具备一定的结构、力学知识, 对建筑物的变形规律有一定的了解, 了解土的相关属性、物理特征及岩土知识。

结构或结构构件的受力分析在变形监测中是非常重要的, 在各种荷载和外力作用下, 建 (构) 筑物的受力不均导致其产生各种变形, 对建 (构) 筑物产生破坏。

1、在设计中, 应充分考虑建 (构) 筑物的结构及其构件符合承载能力极限受力状态, 其要求按以下公式计算:

γ0 Sd≤Rd式中γ0——结构重要性系数, Sd——作用组合的效应 (如轴力、弯矩或表示几个轴力、弯矩的向量) 设计值;Rd——结构或结构构件的抗力设计值。

整个结构或其一部分作为刚体失去静力平衡的承载能力极限状态设计, 应符合下式要求:

γ0 Sd, dst≤Sd, stb式中Sd, dst——不平衡作用效应的设计值;Sd, stb——平衡作用效应的值。

地基在受力作用下所承受的竖向荷载应力分布主要以下几种状态:

2、地基竖向横向相互影响的应力分布状态:

3、在基础地面压力作用下, 地基中不出现过大的塑性变形时所对应的压力, 规范将地基土的工作状态控制在局部塑性变形阶段, 地基受力后的工作状态有下列四个阶段:

⑴全部压缩阶段:在较小的压力下, 地基土处于压缩状态, 变形量很小;

⑵局部塑性变形阶段:当压力增至某值时, 在基础边缘部位开始出现局部塑性变形区, 地基变形有所增大, 但能稳定;

⑶危险应力阶段:当压力继续增加, 在基础边缘出现的塑性变形区在基础底部连成一片, 地基变形持续增加并很难稳定;

⑷整体滑动阶段:当压力继续增加到某一程度, 地基的土则向两边运动, 造成两侧岩土受力向上涌起, 破坏地基;

4、地基的变形是不均匀的, 因此在上部结构中要产生次应力, 这是造成房屋损坏的重要原因之一。结构刚度不同时的基底反力及沉降分布和上部结构刚度对基础内力的影响如下图:

5、在基坑开挖过程中, 应长期加强对地面的沉降监测, 水位监测, 周边相邻的岩土位移监测, 孔隙压力监测, 施工中, 严格按照设计要求进行动态监测及时掌握基坑的动态变化。同时对周边的建筑物、地下管线、地下水位等变形、沉降和位移都得进行监测, 发现问题及时掌握。

6、在监测工作中, 必须把边坡监测列入重点监测, 边坡工程监测项目, 充分考虑其设计和使用等级要求, 了解其相关地质特点, 制定好完全的监测方案。

总之, 变形源于受力不平衡, 变形监测技术离不开力学的分析, 结合力学相关知识分析变形原因, 进一步掌握建 (构) 筑物的发展态势, 维护建 (构) 筑物的安全, 充分利用力学知识运用于变形监测中, 对受力较大的部位重点监测, 对建筑物的变形进一步反应出更真实可靠的数据。

摘要：主要介绍了岩土结构的受力分析, 阐述了结构力学与变形监测相辅相成的关系, 文章系统的总结了结构力学在变形监测中的重要性, 为今后的力学变形监测得到进一步的加强。

关键词：变形监测,力学,地基受力

参考文献

[1] 唐建中, 建筑地基基础与基坑 (边坡) 变形讲义, 2016.9;

[2] 李元松等, 高等岩土力学, 武汉大学出版社, 2013.6;

[3] 建筑基坑工程监测技术规范GB50497-2009;

[4] 建筑变形测量规范JGJ 8-2007.