0 引言

随着城市建设的不断发展,深基坑支护技术也在不断的丰富和完善,为确保基坑以及周边建(构)筑物、管线、道路等的安全,严苛的施工环境对基坑支护技术提出了挑战,但同时也促进了基坑支护技术不断丰富和完善.在传统的基坑支护技术的基础上,结合工程实际,涌现出了一些新的基坑支护技术,混凝土预制管桩就是其中之一,作为一种常见的挤土桩,常作为基础,具有单桩承载力高、造价低、施工速度快、穿透力强、成桩质量可靠等特点,一般情况下,软土、粘性土、粉土、砂土及全风化岩体等地层条件均可采用,因此在工业与民用建筑、铁路、公路、桥梁、港口、码头等工程中得到了广泛的应用.近些年管桩被用于基坑支护工程,除施工效率高,能迅速形成围护结构外,其挤土效应对桩间土还具有一定的挤密效果,尤其是闭口管桩,对于支护桩嵌入段土体抗力的提高作用十分显著,因而工程界逐步将管桩应用于基坑支护工程,预应力混凝土空心桩按截面形式可以分为管桩、空心方状,按混凝土等级强度等级可分为预应力高强度混凝土桩、预应力混凝土桩[1].本文运用三维连续体拉格朗日快速分析(FLAC3D)软件,分别在PHC(the pre-stressed high-intensity concrete)管桩壁厚、直径、弹性模量等变量下,模拟计算不同因素对支护结构变形(水平位移)的影响大小,在此基础上，分析影响管桩刚度的原因、预应力对抗裂弯矩检验值影响,从而为工程设计和施工提供参考.

1 管桩支护数值模拟

1.1 模型建立

 

深基坑采用预制PHC管桩支护,基坑宽5m,深5m,桩型为圆桩管桩,桩长15m,桩身材料选用C80混凝土,模拟土层为粉质黏土,计算模型以水平向右为x轴,长度取25m,垂直纸面向里为y轴,长度取1m，垂直向上为z轴,取25m,整个模型尺寸25m×1m×25m,共划分6 275个网格单元,8 067个节点.模型前后左右自由边界法向固定,边界处格节点速度、位移不变,模型底面x,y,z三个方向自由度固定,顶面为自由表面.计算示意及立体模型见图1、图2.

1.2 定义本构模型及参数

支挡结构所承受的土压力多为主动土压力,FLAC3D 数值模拟主动土压力时,采用Mohr-Coulomb模型更符合工程要求[2],支护桩体为均质各向同性连续介质材料,具有线性应力-应变性[3].故土体采用Mohr-Coulomb模型,支护桩采用Elastic模型,桩土物理力学参数见表1.

以上两起谣言稍有点科学常识的人都能辨别，但前几年热炒的“碘盐致癌”论，则显得有科学性了。随着人们生活习惯和环境的改变，国家标准也会进行适当的调整，如2011年国家标准将食盐中碘含量从20-50mg/kg（mg/kg）调整为20～30 mg/kg，这本是正常的事情，却有人质疑道，是不是我们过去吃碘太多了？而碘摄入过多，会引起甲状腺癌，于是得出结论：我国居民过去吃碘太多，引起了甲状腺癌高发。其实，只要看一看国家食品安全风险评估中心的《中国食盐加碘和居民碘营养状况的风险评估》报告，就知道过去的碘摄入并未引起甲状腺癌高发。

 

表1 桩、土物理力学参数Table 1 Physical mechanical parameters for pile and soil

  

NameBulkdensity/kN/m3Bulkmodulus/GPaShearmodulus/GPaCohesion/kPaFriction/°Soil166.349×10-33.101×10-314.721.7Pile252115.7

2 数值模拟结果及分析

2.1 不同弹性模量下的结果及分析

模型初始应力平衡见图3,支护桩体的弹性模量分别为37.8GPa,47.8GPa,57.8GPa,67.8GPa时,进行数值模拟,其中弹性模量最小37.8GPa、最大67.8GPa时的桩体位移云图见图4、图5,位移曲线见图6.

 

《预应力管桩规范》[5]数据(见表2)表明,抗裂弯矩增加幅度随着预应力增加呈减小趋势.

  

图6 不同弹性模量值的桩体位移Fig.6 Displacement of pile under different elastic modulus values

  

图7 不同壁厚桩体位移曲线Fig.7 Displacement curves of piles with different wall thickness

2.2 不同壁厚下的结果及分析

毫无疑问，苏珊·桑塔格对于艺术与生活关系的思考是希望让艺术能够作为艺术，当然生活也可以是艺术，但这之中最重要的就是要让它们保有自己原本的纯粹性。这就是苏珊·桑塔格的“透明原则”——“对作品内容的关注应过渡到对艺术形式的关注，需要一条透明原则——体验事物自身的那种明晰[5]”。从某种意义上来讲，“透明原则”就相当于现象学的“走向事物本身”——让艺术自如其是。无论何时成为一个批评家的原则永远有且只有一条——让艺术成为艺术。

爱国主义是对祖国的忠诚和热爱，是中华民族精神的核心，是中国人民的行为准则体系。新时代爱国主义的本质体现为爱国和爱党、爱社会主义的有机统一，新时代爱国主义的鲜明主题是实现中华民族伟大复兴的中国梦，新时代爱国主义的突出特征是爱国情怀和改革精神、世界眼光相结合。

支护桩体内径不变,壁厚分别为0.1m,0.2m,0.3m时,进行数值模拟,其中壁厚最小、最大时的桩体位移曲线见图7,位移云图见图8.

  

图8 壁厚0.1m,0.3m时位移云图Fig.8 Displacement nephogram of wall thickness 0.1m and 0.3m

  

图9 外半径0.2m,0.45m时位移云图Fig.9 Displacement nephogram of external radius 0.2m and 0.45m

2.3 不同外径下的结果及分析

如想抗裂弯矩检验值再增5kN.m,则预应力需增加1.9MPa,要获得相同的增幅,就需增加更大的预应力.所以,增加预应力可以延迟管桩的开裂,从而推迟刚度的降低,使管桩变形减小,水平位移也减小,预应力与管桩抗裂弯矩检验值之间呈非线性关系.在某种情况下,如一味通过增加预应力来增加管桩的抗裂弯度或减小管桩的变形是不经济的.

表2表明,管桩外径300mm,壁厚70mm,混凝土有效预压力3.8MPa,抗裂弯矩检验值23kN·m,预应力增加1.5MPa,抗裂弯矩检验值增加5kN·m.

  

图10 不同外半径桩体位移曲线图Fig.10 Displacement curves of piles with different external radius

  

图11 管桩壁厚示意Fig.11 Schematic of pipe pile wall thickness

图11(c)的截面惯性矩大于图11(b),图11(b)的截面惯性矩大于图11(a),其原因是内半径r不变时壁厚δ变化对管桩刚度的影响大于壁厚δ不变时内半径r变化对管桩刚度的影响,所以理论上在其他条件相同的情况下,增加壁厚δ可减小管桩水平位移,且效果比增加内半径r好.但在实际工程中因施工、周围环境复杂条件所限,大多数情况下不允许增加壁厚,因为维持内半径不变,增加壁厚,会增加挤土效应,对周围建筑物及施工影响较大,容易引起支护桩体水平位移、上浮及断桩,因此,在管桩支护设计时,要综合考虑,在消耗成本最小的情况下,取得最好的效果.

3 预应力对水平位移影响的分析

钢筋混凝土构件加载开裂时,截面刚度变小,从而导致整个构件刚度减小[4].弯矩值小于抗裂弯矩值时,刚度没有损失,当大于抗裂弯矩值时,刚度急剧减小,不同型号的桩,都有这一规律,预应力越大,管桩的刚度降低幅度越小越慢,所以,增加预应力能有效降低支护管桩水平位移.

图6表明,预应力管桩桩顶水平位移分别为4.4993e-5m,3.5189e-5m,2.9722e-5m,2.5225e-5m,随支护桩体混凝土弹性模量的增加,桩体水平位移逐渐减小.在开挖面以上,水平位移减小幅度最为明显,开挖面以下由于土体的约束作用,水平位移减小幅度呈降低趋势,由此可知,增加支护桩体弹性模量,使桩身整体刚度增加,从而使水平位移减小,弹性模量对支护桩体水平位移影响近似线性.

 

表2 预应力高强混凝土管桩的配筋和力学性能Table 2 Mechanical properties of pre-stressed reinforcement and concrete pipe pile

  

Externaldiameter/mmWallthickness/mmConcretestrengthgradeEffectivepre-compressivestressofconcrete/MPaThedifferenceofeffectivepre-compressivestressofconcrete/MPaTestvalueofcrackresistancemoment/(kN·m)Differencebetweentestvaluesofcrackresistanceandbendingmoment/(kN·m)30070C803.8-23-5.31.52857.21.93359.32.138540095C803.6-52-4.91.363116.61.775128.51.98712500100C803.9-99-5.31.4121227.21.9144239.52.316622

图10表明,管桩壁厚不变,随外径的增加,支护桩桩顶水平位移呈非线性减小,外径增大,使管桩惯性矩、刚度增大,直接导致支护管桩水平位移减小,随深度增加,在开挖面以下,土体对支护桩体有约束作用,管桩外径增加对水平位移影响很小.

图8表明,增加管桩壁厚,支护桩体水平位移减小,且开挖面以上随壁厚增加,水平位移减小幅度增加,开挖面以下由于土体的约束作用,水平位移几乎不变,由此可知,内径不变下,增加壁厚,减小支护桩体位移效果明显.

支护桩体壁厚(0.1m)不变,通过增加内半径,使外半径分别为0.2m,0.3m,0.4m,0.45m时,进行数值模拟,其中外半径最小、最大时的桩体位移云图见图9,位移曲线见图10.

4 结论

(1) 随着管桩弹性模量、壁厚、外径的增大,支护桩体水平位移减小,开挖面以上的水平位移减小比开挖面以下明显,其中弹性模量对位移的影响近似线性,壁厚、外径对水平位移的影响呈非线性.

锁屏密码的安全性是指密码的有效程度，即密码防止被破译的程度。密码的破译方法主要有穷举攻击法、统计分析法和数学分析攻击法。密码的破译方法不是本文研究重点，为支持此论文开展研究，此论文只涉及第一种破译方法。针对穷举破译方法，密码的安全性则体现在密码被尝试出的概率。换言之，一个密码锁所拥有密码的组合越多，其安全性便越高[4]。因此，本文研究的一个重点是分析与计算各式图形密码锁的图案数量。

(2) 在一定情况下,对管桩水平位移的影响,增加壁厚比保持壁厚不变增加内径效果更好.

(3) 在一定的开挖深度下,刚度越大,位移曲线重合处离地面越近.

(4) 预应力越大,管桩的抗裂弯矩越大,管桩开裂延迟,刚度降低也被延迟,管桩侧向位移减小,但不能无限增加预应力,达到一定程度,再增加预应力效果不明显.

特别应该指出的是：在1913年之前，美国众议院分给各州的席位问题属于时变永久型离散资源的公平分配问题，应该优先满足席位单调性Ax.2,其极大相容公理组为ESCA1,该组包括部门无偏性、席位单调性、统一普适性与指标无偏性，对应数学模型为

参 考 文 献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)[S].北京:中国标准出版社出版,2008.

[2] 彭文斌.FLAC3D实用教程[M].北京:机械工业出版社,2007.

[3] 陈玉民,徐鼎平.FLAC/FLAC3D基础与工程实例(第二版)[M].北京:中国水力水电出版社,2013.

[4] 苑举卫,孙邦宾,郭彤,姚兵.预应力管桩用于基坑支护的抗弯刚度分析及工程应用分析研究[J].混凝土与水泥制品,2014(9):71-74.

[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 预应力管桩规范[S].03SG409北京:中国建筑标准设计研究院出版,2003.