混凝土支撑应力怎么检测

混凝土支撑是基坑支护、高支模等工程的核心受力构件，其应力状态直接决定结构安全性。准确检测混凝土支撑应力，能及时识别过载、开裂等隐患，避免坍塌事故。本文结合工程实践，详细梳理混凝土支撑应力的检测原理、常用方法及操作要点，为现场检测提供专业参考。

混凝土支撑应力的基本概念

混凝土支撑应力是支撑在荷载作用下内部单位面积的内力分布，主要包括轴向应力（由轴力引起，σ=N/A）和弯曲应力（由弯矩引起，σ=My/I）。工程中关注的“工作应力”是实时受力状态，区别于混凝土凝固时产生的“残余应力”。

轴向应力为支撑沿轴线方向的压力或拉力，弯曲应力则集中在跨中（正弯矩）或支座（负弯矩）部位。检测前需明确支撑的受力形式（轴心受压、偏心受压或受弯），才能针对性选择方法。

此外，混凝土支撑的应力具有“分布性”——跨中弯曲应力最大，支座轴向应力集中，接头处应力传递薄弱，检测需优先覆盖这些“应力热点”。

检测前的准备工作

检测前需收集结构信息：包括设计图纸（截面尺寸、配筋率、设计荷载）、施工记录（混凝土浇筑日期、养护情况）及混凝土强度检测报告（用于计算弹性模量E）。这些是解读结果的基础。

现场检查不可少：观察支撑表面有无裂缝（宽度＞0.2mm需警惕）、变形（挠度过大或轴向压缩）或腐蚀（钢筋锈蚀影响黏结力）。若存在严重损伤，需先评估结构安全再检测。

仪器校准是关键：所有检测仪器（应力计、应变仪、FBG解调仪）需在检测前7天内计量校准，记录证书编号。例如振弦式应力计需用标准频率仪验证频率响应，确保数据准确。

预埋式应力计法：实时监测核心方案

预埋式应力计是现场最常用的实时监测方法，原理是将振弦式或电阻式传感器埋入混凝土，应力变化引起频率/电阻改变，通过采集仪转化为应力值。

振弦式应力计抗干扰强、稳定性好，安装时需在浇筑前固定在钢筋骨架的应力传递路径上（如轴向钢筋中点），用扎带绑定，电缆用波纹管引出。测点需覆盖跨中、支座及接头（间距1-2米），例如10米支撑需布置5个测点。

数据采集：浇筑后7天读取初始值（混凝土强度达70%）；施工阶段（如土方开挖）每2小时一次；稳定后每天一次。采集时需同步记录温度，用于后续补偿。

后装式应力计法：已成型支撑的补救

未预埋传感器的已成型支撑，可采用后装式应力计，通过黏贴应变片或钻孔应力计测量表面应变，再换算为应力（σ=Eε）。

黏贴应变片步骤：

①定位应力热点（跨中/裂缝附近）；

②打磨表面（去浮浆、油污），酒精擦拭；

③用氰基丙烯酸酯胶粘贴应变片，环氧树脂防护；

④接线至应变仪。需确保应变片方向与应力一致，否则读数偏差。

钻孔式应力计适合长期监测：用金刚石钻头钻Φ10-16mm、深20-30mm的孔（不超保护层），清理后用环氧砂浆固定应力计，防水胶带防护。钻孔时需控制转速（≤500rpm），避免摩擦生热影响结果。

应力释放法：内部应力的直接测量

应力释放法（盲孔法）通过局部破坏释放内部应力，测量应变变化推算原应力，适合检测残余应力或工作应力。原理是钻孔后孔边应变变化与原应力成正比。

操作步骤：

①打磨测点至光洁，粘贴三向应变花；

②记录初始应变；

③用小直径钻头（Φ2-5mm）在应变花中心钻孔（深10-15mm）；

④10分钟后记录最终应变；

⑤代入公式σ=(E/(1-ν²))*(εx+νεy)/2计算（ν=0.2为泊松比）。

注意事项：应变花需粘贴紧密，钻孔深度不能伤钢筋，需用温度补偿片修正摩擦热引起的读数漂移。

光纤光栅（FBG）法：智能化监测新选择

FBG法利用光栅波长随应力漂移的原理（Δλ=Kσ），通过解调仪读取波长变化计算应力，适合抗电磁干扰、耐腐蚀或分布式监测场景。

FBG法优势：

①抗电磁干扰（适合地铁/电力工程）；

②分布式监测（一根光纤串联多个光栅，覆盖全长）；

③实时远程传输（数据至云平台）。预埋时绑定钢筋，后装时粘贴表面并用不锈钢护罩防护。

注意事项：光纤需用波纹管保护，避免施工损坏；每个光栅需实验室标定应力-波长曲线；解调仪需选分辨率≤1pm的型号，确保精度（≤0.1MPa）。

数据处理与验证

数据需三步处理：

①剔除异常值（如读数突变）；

②温度补偿（用温度传感器读数修正，εt=αΔT，α=1.0×10^-5/℃）；

③应力换算（σ=Eε，E取现场混凝土强度对应的弹性模量）。

验证需结合多维度信息：

①与设计值对比（超设计值需排查超载/强度不足）；

②与变形对比（应力增大应伴随挠度增加，否则传感器故障）；

③与裂缝对比（裂缝附近应力应集中，无变化需调整测点）。

现场检测的安全与质量控制

安全防护：检测人员需戴安全帽、安全带，穿防滑鞋；现场设置警示带，禁止无关人员进入；设备固定在稳定支架上，避免掉落。

仪器防护：振弦式应力计电缆用防水胶带包裹；应变仪放防水箱；FBG解调仪远离强电磁场（如电焊机）。

报告规范：需包括工程概况、检测依据（如GB/T 50152-2012）、方法（仪器型号、测点图）、数据处理（温度补偿曲线）及结论建议（明确应力是否符合设计，不符需提出整改措施如减小荷载、增设支撑）。