关键词：Java类装载器；OSGi；类资源冲突；冲突消解方法
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）15-0074-04
随着计算机软件与互联网技术的快速发展，软件计算泛型大致经历了从面向对象、面向构件到面向服务计算（SOC）泛型的转变。SOC是一种以服务为基本元素，进行软件应用和解决方案设计、实现的软件计算范型，反映了自治、异构的互联网环境中软件的构件化趋势[1]。近年来，得到广泛关注的云计算技术也是以服务为核心的一种新的应用与商业模式[2]。
OSGi是具有开放、通用软件架构的服务平台规范，为服务提供者、开发者等提供一种协作完成服务开发、部署与管理的模式[3]，是SOC泛型的一种重要实现手段[4]。OSGi支持基于可复用服务插件的可插拔软件系统的构建，能以插件为粒度实现软件行为的动态改变，通过插件间隔离保障系统运行时的稳定性与可靠性。目前，OSGi已得到众多企业、厂商、开源组织的支持，如Apache、Eclipse、Spring等，并已成为事实上的Java模块化公认、通用标准[5]。目前，OSGi技术已在智能家庭网络[6]，嵌入式软件[7，8]，传感器网络[9]等领域得到关注与初步应用。
OSGi的类装载机制，提供了灵活、安全、独立的类装载能力，但常常导致潜在的类资源的装载冲突问题，进而提高Bundle开发、第三方Bundle集成的复杂性，增加系统实施的成本，甚至限制OSGi技术在大型、专业软件公司之外的普适性推广与应用能力。因此，理解和掌握OSGi服务平台技术体系下类资源冲突机理，并采用适合的消解方法，已成为该领域基础理论研究与发展，及工程实施与应用推广所面临的重要基础性问题之一。
1 相关技术
OSGi服务平台中Bundle相关的类资源装载，依赖于Java平台的虚拟机的实现（如无特殊说明，下文提及虚拟机均指代Java虚拟机）。
虚拟机的主要任务是装载Class文件，生产字节码，并将字节码交由运行时引擎执行[10]。类装载器是虚拟机一个重要的组件，负责完成从应用程序和Java API中装载Class文件，Java API实际上是Java平台提供的系统类资源。同一个虚拟机中可以存在多个类装载器的实例，形成灵活的虚拟机运行时类装载器体系，如图1所示：
不同类型的类装载器实例，构成了一个运行时类装载的体系，形成类装载器的父/子层次关系。当虚拟机需装载某一Class文件时，会从应用类装载器（如存在）开始，逐层给系统类装载器、扩展类装载器和启动类装载器。子装载器会为其父装载器提供一个类装载机会，以便装载任何给定的类，并且只有父装载器失败时，其子装载器才会进行类的装载[11]。上述类装载器在装载类时，实际上是搜索不同的Class文件的存放路径。例如：扩展类装载器搜索Java平台的ext目录，而应用类装载器搜索自定义的类存放路径，可以是本地文件系统，也可以是网络文件目录。
理解装载器体系的关系，以及不同类型装载器的Class文件搜索方式，是理解OSGi技术体系下类资源冲突的基础，本文将在第2节对这种冲突的成因和机理进行分析。
2 冲突机理分析
虚拟机层次化、可扩展的装载体系，能控制不同来源的Class文件中装载类资源之间的相互影响，这种特性是OSGi通过类装载机制实现不同Bundle间运行时隔离的技术基础。正因为如此，OSGi规范的实现（Felix、Equinox）绑定为Java平台，而非诸如.NET、C++等语言平台。
Bundle是OSGi实现Java模块化的最基本单元，Bundle的类资源可以从多种途径获得，包括：Java平台的系统类资源，通过import、require和fragment方式来自其他Bundle的类资源，以及Bundle本地私有的类资源[3]。每个Bundle均拥有一独立的类装载器负责本地类资源的装载，并共享Java虚拟机、OSGi容器提供的全局性类装载器。为了保证模块的隔离性，Bundle间通过导出和导入包的方式，隐藏内部实现细节，并通过服务接口调用其他Bundle提供的服务。这种机制下，Bundle间的接口调用是一种典型的客户/服务器关系。基于Java平台的Bundle间类资源的典型关系如图2所示：
Bundle A可使用本地类资源，也可通过导入关系，使用Bundle B的本地类资源；可通过系统Bundle获得Java平台提供的类资源。OSGi定义了一套满足模块化隔离性的类装载机制，因篇幅所限本文不再详述，可参加文献[3]。本文以Apache Felix OSGi实现为例，根据图2分析OSGi技术体系下类资源的装载过程，如图3所示。
Bundle A定义和其本地路径的类由Bundle A的私有类装载器负责装载；以Java.*开头的包中的类由Felix框架的启动类装载器装载（与虚拟机的启动根装载器不同）；由Bundle B导出，Bundle A导入的类，则由Bundle B的类装载器负责装载；其他诸如虚拟机的扩展和系统路径下的类，则通过Felix给虚拟机的类装载器，按图1所示虚拟机装载器机制装载。
上述基于虚拟机的类装载体系中，不同的类或相同的类均可能被不同类型的类装载器装载，或者不同应用类装载实例装载。通过类装载器，构建了Java平台运行时的多个命名空间，这种命名空间由类装载器、类的包名和类的名称进行唯一标识。因此，来自不同搜索路径下具有相同包名和类名的类，由于其命名空间的不同，将被虚拟机以不同的类定义对待。这种情况下，Bundle间传递不同命名空间中的同名类，就会出现类资源冲突问题。此外，OSGi对Bundle及其内部Java包的版本信息进行严格限定，允许Bundle的不同版本同时存在于虚拟机运行时环境，这也可能引发类资源冲突，将在第3节消解方法中说明版本原因造成的冲突问题及消解方法。
3 消解方法
OSGi技术体系下的类资源冲突问题，为采用OSGi服务平台进行工程实施与应用带来了大量的潜在风险与问题。运行时类资源冲突问题的引入原因多种多样，本文以图4（a）和（b）所示Bundle间关系为例，分析运行时类资源冲突问题引入的典型场景。
图4（a）中，Bundle A调用Bundle B提供的Invoke服务方法，该服务需传入类型为Class C的参数实例，Bundle A和Bundle B均将Class C作为本地类资源使用。虚拟机运行时类资源装载时，Bundle A和Bundle B使用各自的私有类装载器装载Class C。由Bundle A创建并传递给Invoke服务方法的Class C实例，与Bundle B初始化Invoke服务时的Class C的类定义，隶属于不同类装载器命名空间。在Invoke服务方法调用时，将会出现运行时类资源装载冲突问题。
图4（b）中，Bundle A在本地有subClass和Class para两个类资源，且前者依赖于后者。subClass是Bundle B本地的parentClass的子类，Bundle A通过导入关系，引用parentClass。Bundle B的parentClass类依赖于Class para类，但Bundle B本地没有该类资源，而是通过导入Bundle C的本地类资源，获得Class para类的引用。当Bundle A装载subClass时会委托Bundle B加载其父类parentClass，而subClass和parentClass所依赖的Class para类资源，分别由Bundle A和Bundle C的私有类装载器进行装载。此时，虚拟机在运行时进行subClass类的连接过程中，会产生类资源装载冲突问题。
根据对上述典型场景及第二节冲突机理分析结果可知，导致OSGi技术体系下类资源冲突的根本原因是，不同Bundle间类由于参数传递、运行时链接等情况下，相同类资源被不同类装载器多次装载。可推导出消除这种冲突的基本原则是，限定Bundle间由某一确定的类装载器从确定的搜索路径下装载“共享”类资源，可以是虚拟机提供的类装载器、OSGi提供的启动类装载器或某Bundle私有的类装载器。为了满足该冲突消解原则，总体而言可以有以下三种消解方法：
1） 对OSGi实现进行修订，已得到OSGi系统平台的支持。可适应性修改OSGi实现的类装载过程，当出现冲突时，由平台自身选择某确定的类装载器进行装载。这种修订必将破坏OSGi的规范性和通用性，无法保证对所有潜在类装载冲突消解的覆盖性，并且实现的复杂性和成本过高。
2） 将共享类资源统一归并到Java平台，即将其驻存在虚拟机自身可搜索到的默认路径，例如Windows操作系统下CLASSPATH配置的系统路径或者jre/lib/ext的扩展路径。需注意的是，一旦共享类资源放入扩展路径，如类需调用系统类或扩展类，扩展类装载器将无法装载。然而，虚拟机是相对底层的系统软件，这种方式某种程度上破坏了Java平台自身的通用性。
3） 设计时引入独立的第三方共享Bundle（可以是普通Bundle、Fragment Bundle、或Extension Bundle，相关细节可参考文献[3]），将需共享的类资源统一装配到共享Bundle，并导出需共享的类资源，依赖于共享类资源的Bundle均通过共享Bundle导入。采取基于Bundle装箱单（即MANIFEST.MF文件）[3]的静态冲突检测，及运行时动态冲突检测与报警机制，规避设计时和运行时潜在的类资源冲突问题。该方法，不依赖虚拟机或OSGi平台的实现，完全取决于设计时对Bundle间关系的规划；对虚拟机或OSGi平台的实现不造成破坏，具有较好的灵活性，无论是自研还是集成第三方提供的Bundle，均适用于此方法。
3.1 类资源冲突消解架构
通过对以上3种可能的类资源冲突消解方法的分析，且考虑到实现复杂性、成本及Bundle版本等方面的因素，本文建议采用方法3）。根据方法3），具体的类资源装载冲突消解方式如图5所示：
第三方共享Bundle的引入，实际上是将多个Bundle共享类资源，委托给共享Bundle进行管理和装载，将共享类资源存放在共享Bundle的本地路径，由其私有类装载器负责装载共享类资源。这种方式，共享类资源的运行时装载，将明确由共享Bundle私有类装载器从其本地路径进行装载，从而避免多装载器重复装载时出现的类资源冲突问题。
3.2 静态资源冲突检测
静态冲突检测工具依赖于装箱单文件，在设计时分析Bundle间的依赖关系，并对潜在的类资源版本引用冲突进行检查。装箱单是OSGi服务平台的重要特征，可记录Bundle基本配置信息及类资源引用信息，其具体功能可参见文献[3]。
通过分析各个Bundle的装箱单中的Import-Package，Require-Package，Fragment-Host、Bundle-ClassPath等配置信息，静态冲突检测工具可以在设计时分析Bundle间静态引用关系；进一步地，根据OSGi装载体系与过程，构建各个Bundle间类装载器关系，形成类装载器网络结构图。在此基础上，可同时分析引用关系中版本信息可能引发的潜在类资源冲突问题。以图5为例，Bundle A和B分别从Shared Bundle导入版本为1.0和1.1的Class para类资源，此时如果Bundle A和B存在依赖关系，则静态冲突检测工具会对其进行预警反馈，以对软件系统设计优化进行指导，并消除潜在类资源冲突。
3.3 动态资源冲突检测
OSGi服务平台的核心优势之一是模块化的“即插即用”，保障软件系统运行时的行为动态演化能力。当在运行时动态添加、替换Bundle时，需要一种运行时类资源冲突检测的手段，为此，本文提供一种如图5所示的动态冲突检测方法。
该方法依赖于OSGiSystem Bundle提供的基于系统事件器的系统事件订阅/机制。System Bundle启动时会主导其他Bundle的安装及其类资源装载的过程（如Felix System Bundle的初始化与启动方法），并维护其运行时生命周期状态，例如：Bundle的安装、解析、启动、卸载等。当某Bundle状态发生改变时，会通过系统事件器对外相应的系统事件。
基于这种事件机制，本文实现一个用于监听系统事件的动态冲突检测Bundle，简称DCBundle，用于完成OSGi服务平台运行时出现添加或替换Bundle情况下的类资源冲突的检测。DCBundle的主要工作过程如下：
1） 在被System Bundle启动时将自身注册到系统事件器，成为系统事件的监听者，并将自身设定为非工作状态；
2） 整个OSGi平台启动完成后，接收一个外部命令，将自身设定为工作状态；
3） 监听、捕获系统事件器的Bundle安装事件，将新安装的Bundle信息记录在检测队列；
4） 监听、捕获系统事件器的Bundle解析事件，获取其Revision和BundleWiring对象（可认为是Bundle装箱单文件的运行时内存结构），并进行运行时类资源冲突检测；
5） 如存在类资源冲突，则通知动态冲突监视工具，否则将新安装的Bundle从检测队列中移除，并继续监听系统事件。
4应用与分析
本文在Eclipse3.6集成开发环境，开发实现了基于Felix和Equinox两套OSGi服务平台的静态冲突检测工具、动态冲突检测Bundle及动态冲突监视工具，并将其应用于北京卫星信息工程研究所自主研发的××云计算软件平台（以下简称云平台）的类资源冲突检测。该平台的软件架构如图6所示。
IaaS和PaaS层共提供了7类基础软件服务，这些软件服务均采用OSGi标准，以Bundle为基本模块实现。其中，某些服务基于开源项目Hadoop1.0版本，进行完善和适应性修改。自研部分也应用某些第三方Java包或Bundle实现，例如SL4J、Spring DM等。
目前，整个平台的基础服务涉及1200多个Bundle的调试与集成。Bundle间存在类资源依赖关系、本地类资源冲突与版本一致性等较为复杂的关系。由于动态冲突检测时涉及的Bundle数目一般较少，本文重点对静态冲突检测进行测试，在Intel Core TM处理器E7500，双核2.93GHz，内存1.96GB的台式机上进行实验。本文对每个实验重复10次，得到其平均静态冲突检测时间。结果如表1所示：
表1中，随Bundle规模的增大，检测时间也会增多，但所用时间并非线性增加。除Bundle规模外，Bundle间的依赖关系、对Java 平台提供的类资源的依赖程度等，也是影响静态冲突检测时间的因素。在此，本文并未对其他因素的影响进行分类和试验分析，将在后续工作中进行深入研究与分析。
从实验结果看，本文提供的静态冲突检测工具，与SourceCounter、Findbugs、CheckStyle等用于代码量统计及静态分析工具的时间效率相当，可做为项目与工程实施中的应用工具使用。
5总结
OSGi特有的层次化类装载器体系，及私有类装载机制的实现，是其重要的基础性核心技术之一。这种内核机制所引发的潜在类资源装载冲突问题，限制了其在大型、专业软件公司之外的普适性推广与应用能力。本文从Java平台类装载体系出发，分析引发OSGi技术体系下类资源装载冲突的原因与机理，并给出实现冲突消解的基本原则。在此基础上，分析了三种可能的冲突消解方法，对基于第三方共享Bundle、及静态和动态资源冲突检测的冲突消解方法进行详细的说明，并给出该方法在实际工程应用效果。
当前，OSGi技术已引起了学术界、工业界的高度重视，类资源装载冲突问题及其解决方法，是该领域的重要基础应用问题之一。希望通过本文对类装载冲突问题的成因与技术原理的分析，及冲突消解方法的探讨，能为该领域基础理论研究与工程化应用提供有用的支撑，并引起国内对OSGi内核基础技术的更广泛关注与深入研究。
参考文献：
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关键词：大直径 挖孔桩 桥梁基础 应用
一、前言
大直径人工挖孔扩底桩已在建筑工程基础中得到较为广泛的应用。实践证明，此类桩基从技术经济分析中看确有一定的优势，如工程造价合理，施工速度较快，施工机械简单等。但是，在城市桥梁基础工程中该类桩基却采用较少，主要是因为桥梁基础所处的特殊地质。水文条件。如：桥梁基础在具有承压水的砂层地质条件下，是否可以采用该类桩基？本文结合工程实例，对在具有承压水井夹砂层的水文、地质条件下，如何进行大直径人工挖孔桩的设计与施工等有关问题进行一些分析探讨。
二、大直径扩底桩的承载机理
一般情况下，大直径扩底桩的承载力由桩周上的摩阻力与端承力两部分组成。即：
大直径扩底桩基础，一般深度超过5m属深基础范畴。其承载机理与破坏机理不同一般浅基础或长颈基础，也不同于一般桩基础的受力状况。通过模型试验及原位测试可以看出：①浅基础达到破坏时近处土体下沉，远处主体隆起，表现为土体剪切破坏（图1）；②高杯口基础基底与扩底基础有些相近之处，有较大的端承面积（图2）。以基底上的压密度为主，由于埋置较深，施工时需要大量开挖，基础施工完成后再回填土。从而破坏了长颈桩与土体间的摩擦力，填土后基础两侧有较大的超荷载，上体后期固结可能导致桩体与填土之间的负摩阻力。其总承载力低于扩底基础；③桩基础的破坏模式则属于深层剪切或刺入破坏。由于一般桩长较长，在深层上发生的破坏反映在桩顶是较大的下沉，桩周土体一般出现隆起（图3）；④大直径扩底的承载机理则表现为竖向变形为主，伴随有侧向挤压，无向上隆起，当荷载较小时桩底土被压密，当荷载加大时，扩大头底端外侧有伞形拉裂缝，存在一拉力应力区。有时在端角处形成局部深层剪切破坏（图4）。
三、大直径扩底桩的设计与施工
通过对该类桩基的承载机理的初步分析可以看出：它既不同于一般的桩基也不同于扩大基础。因而，在工程实践中，怎样结合实际的工程水文、地质条件来进行设计计算并完成桩基施工是一项既需理论指导又应结合实际充分发挥有关工程技术人员创造性的工作，下面将结合工程实践进行一些探讨：
1．设计内容
（1）明确支承土或岩石的深度与性质，弄清施工的实际可能性，以及在施工过程中可能遇到的各种困难。了解地下水对施工的影响及地基上的承载力等。
（2）选择桩基尺寸、施工方法和设计中拟采用的容许承载力。
（3）考虑并验算桩基的沉降。
（4）根据实际情况对设计或施工方案进行必要的调整。
2．设计特点
大直径扩底桩基础的设计计算要求与桩基基本相同，此类基础会因土层不同扩底范围不同而使受力状态比较复杂。因此，在设计计算时应充分考虑这些特点。
3．承载力计算
从国内外大量的资料和文献看，最准确的桩基竖向承载力是通过静载试验确定的。但，静载试验时间长、费用高，一般情况下不可能采用。因此，目前一般情况下均采用规范公式进行计算，并根据工程地质条件结合设计实践经验，对有些计算参数进行适当调整。现就规范对大孔径扩底桩竖向承载力的几种计算方法进行介绍。
（l）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ1024-85）
从上述有关计算公式并结合大直径扩底桩的承载机理分析可以看出：
第一，大直径扩底桩的竖向承载力计算与普通桩径的桩基计算存在一定的区别。
第二，大直径扩底桩的端承载力是其承载力的主要部分。桩周围的摩擦力也是存在的，并且也能分担一部分荷载。一般情况下，当桩侧摩擦力全部发挥了作用，则桩端承载力只发挥了50％的作用。
第三，对于大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数φsi，φp，在计算大孔径扩底桩竖向承载力时，应当根据不同的地质条件、荷载条件综合考虑区别对待。
第四，扩底桩底面积的不同，往往会导致沉降变形差异。因此，有时还应当以桩的沉降变形来控制。
四、工程实例
本工程为合肥市二环路（城市快速干道）跨越板桥河一座四跨（12m＋2*18m＋12m）连续梁桥下部桩基工程，根据工程地质勘探报告提供土层分布如下表1：
①层耕作土：层厚0．6～1.2m，较松散。
②层粉土：层厚1．5～7.5m不等，可软塑～软塑，含粉质、粉细砂等成分，该层土系新近沉积，状态差。
③-1层粘土：层厚0～2.2m，硬塑。
③-2层粉粘土：层厚0～2.8m，可硬塑。
③-3层粉上：层厚0～4.1m，中密～密实，含细中砂。
④层粘土：层厚0～2.9m，硬塑～坚硬。
⑤层含砾石砂：层厚5．9～7．4m，该层土底部夹厚约0．3m的卵砾石层。
⑥层泥岩强风化：层厚2．7～4.1m，暗红色，坚硬状态。
⑦层泥岩中风化：该层未钻穿，暗红色，坚硬，钻进困难，含砂岩夹层，局部含状态较软的青灰色薄层（0.2～0．4m厚）粉砂岩风化。
针对上部结构连续梁桥型方案，考虑到该结构对于不均匀沉降较为敏感。对于各墩、台之间的沉降差异要求很严，根据地质条件经过多方案比较，并充分考虑到施工的可行性和施工工期的要求，决定采用大直径人工挖孔桩基础。桩身直径拟定为D＝1800mm，扩底直径D1＝2600mm，桩身长度L＝15500mm左右，扩高h=1500mm。（图5）
从计算结果可以得出：采用三种公式计算，其结果存有一定差别，最大差别为30％左右（表2）。其主要原因是公式（1），（3）充分考虑了端阻尺寸效应。
综合考虑各种因素，最后采用的单桩承载力容许值[p]=14000kN。
因为该场地②层、③-3层、⑤层粉砂上含水量高、状态差，且河床底部含淤泥。如何穿越上述上层，并做到防止流砂、涌水等情况的发生，成为该桩基础是否可行的关键所在。通过与施工单位的密切配合，采用混凝土护壁，钢护筒等各项综合措施，终于克服了困难。按期、按质地完成施工。
该工程在投入使用前对桩基进行了全面检测，证明桩基质量良好，经过近一年的使用，沉降等各方面结果令人满意。
五、结束语
在深基础设计中，大直径扩底桩基础具有一般桩基础无法比拟的优点，此类桩基进入设计要求的持力层时，可对支承土作直观检查。但是，由于桥梁基础的特殊性，该类桩基在桥梁基础工程的应用才刚刚开始一些尝试。
由于施工质量是桩基础成功与否的关键，故对大直径扩底桩的设计与施工提出一些建议：①仔细分析地质条件，根据土质情况比较此类基础与其他基础的可行性及工程造价、施工工期。②设计计算时应从当地的实际出发，适当选择有关参数，避免盲目照搬公式。③应当做好桩基的测试和沉降观测。④在施工时应当根据实际的地质条件，做好各项组织工作，确保施工质量和施工安全。
参考文献
［1］《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）．北京：人民交通出版社，1985
［2］《建筑地基基础设计规范》（GBJT-89）．北京：中国建筑工业出版社，1989
［3］《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）．北京：中国建筑工业出版社，1995
［4］桩基工程手册．北京：中国建筑工业出版社，1995
关键词：建筑；工程；桩；分类
在技术可行、经济可行和施工可行的基础上选用合适的桩基础类型。现根据桩径、桩体材料、使用功能、施工方法、成桩对土层的影响等对桩进行分类。
1、根据成桩直径分类
桩按桩直径的大小可分为大直径桩、中等直径桩、小桩三类。大直径桩在设计中因考虑侧阻力的松弛效应与端阻力的尺寸效应，通常用于高重型建筑物基础。中等直径桩桩成桩方法和工艺繁杂，长期以来在工业与民用建筑中大量使用。小桩施工机械和场地及施工方法一般较为简单。在地基托换、支护结构、抗浮、多层住宅地基处理等工程中得到广泛应用。
2、根据桩体材料分类
桩按桩身材料可分为混凝土桩、木桩、钢桩和组合桩等。
2.1混凝土桩
预制混凝土桩多为钢筋混凝土桩，可以在工厂中生产，也可在场地附近预制。桩断面形式可以是方形、圆形等；也有实心或空心桩。其长度受到运输能力的限制，单节长度可达十余米。桩基要求长桩时，可将单节桩连续成所需的桩长。灌注桩是直接在所设计的桩位处用机械成孔，然后在孔内加放钢筋笼后再浇灌混凝土而成。灌注桩的横截面呈圆形，可以做成大直径桩和扩底桩。
2.2木桩
木材制桩从古代至20世纪初均有大量应用，随着现代建筑的发展，木桩因其长度小不利用接桩、承载力较低，以及材料自身强度的有限性和在变化的工程环境中易腐烂等缺点， 在基础工程中受到很大的限制，只在少数工程中因地制宜地采用。
2.3钢桩
按照断面形状可分为钢管桩、钢板桩、型钢和组合断面桩。其穿透能力强、自重轻、沉桩效果好、承载能力高，无论是起吊、运输还是接桩都很方便；且挤土少，对地层扰动有限。但钢桩的耗钢量较大，工程成本较高，抗腐蚀性较差，在设计与施工中需做特殊考虑。
2.4组合桩
组合桩在指整个桩长范围内有两种或两种以上的材料组成的桩。这类桩种类很多，一般依据特定的工程条件及荷载条件而设计。比如在作为抗滑桩时，在混凝土中加入大型工字钢承受水平荷载；在用深层搅拌法制作的水泥墙中插入型钢，形成地下连续墙。另外一种复合材料夯扩桩则是在桩端夯入块石，其上浇注干硬性混凝土，再浇注钢筋混凝土桩身。
3、根据使用功能分类
3.1承压桩
承压桩指主要承受竖向受压荷载的桩，这类桩通常是垂直设置的，应进行竖向荷载承载力计算，必要时还需计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力及负摩阻力产生的下拉荷载。根据土体提供的侧摩阻力与端阻力的相对比例，可分为摩擦桩、端承桩和端承摩擦桩及摩擦端承桩三类。
3.2抗拔桩
抗拔桩指主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验算以及抗拔承载力验算，其抗拔力主要有土对桩向下的侧摩阻力和桩体自重来提供。抗拔桩在高耸构筑物、地下抗浮结构以及码头水工等结构物中有较多的应用，另外在单桩竖向静载试验中使用的锚桩也承受拉拔荷载。
3.3水平荷载桩
水平荷载桩指主要承受地震力、风力及波浪力等水平荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验算以及水平荷载力和位移验算。这类桩的抗力通常由桩身强度、桩侧土体的水平侧限强度及桩顶的锚固方式决定，并以有限的水平变形量作为桩基础水平承载能力的控制条件。对于港口码头、输电塔架等结构物，有时为了更有效地抵抗水平荷载，可设斜桩或叉桩。
4、根据施工方法分类
桩按施工方法可分为预制桩和灌注桩两大类。
4.1预制桩
预制桩的长度比较灵活，只受制桩设备能力限制，但可以分段制作然后在沉桩过程中接桩；其断面材料类别也有很大的灵活性，预制桩按桩截面形状又可分为实心桩和空心桩，圆形桩和方形桩、异形桩等。接桩的方法有钢板角钢焊接，法兰盘加螺栓联结，硫黄胶泥锚固以及机械联结等。
常用的预制混凝土桩的主要优点是承载力高，对于松散土层，由于挤土效应可使承载力提高；由于桩身混凝土密度大，抗腐蚀性能强；桩身质量易于保证和控制，制作方便，并能根据需要制作不同尺寸、不同形状的截面和长度，且施工不受地下水的影响；成桩速度快，不存在泥浆排放问题，特别适于大面积施工。缺点是费用比灌注桩高，采用锤击沉桩市噪声大、对周围扰动大，由于挤土效应会引起地面隆起等问题。
4.2灌注桩
灌注桩是指在施工现场桩位处先成桩孔，然后在孔位内设置钢筋笼，再灌注混凝土而形成的桩。灌注桩无需像预制桩那样的制作、运输及设桩过程，因而比较经济，但施工技术较复杂，成桩质量控制比较困难。
灌注桩的主要优点是可适用于各种地层，桩长、桩径可灵活调整；费用比预制桩低。缺点是成桩质量不易控制和保证，容易形成断桩、缩颈、沉渣、混凝土灌注出现蜂窝或夹泥等质量问题；对于泥浆护臂灌注桩，存在泥浆排放造成的环境污染问题。
4.2.1沉管灌注桩。沉管灌注桩是指采用锤击沉管打桩机或振动沉管打桩机，将套上预制钢筋混凝土桩尖或带有活瓣桩尖的钢管沉入土层中成孔，然后边灌注混凝土，边锤击或边振动边拔出钢管并安放钢筋笼而形成的灌注桩。这种桩施工设备简单，沉桩进度快，成本低，但很易产生缩颈等质量问题。
4.2.2钻孔灌注桩。各种钻孔灌注桩在施工时都要把桩孔位置处的土排出地面，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，最后浇灌混凝土。
4.2.3挖孔桩。挖孔桩可采用人工或机械挖掘成孔，挖孔桩的优点是可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单，噪声小，适应性强，比较经济。缺点是孔内空间小，劳动条件差，存在安全隐患等。
4.2.4爆扩灌注桩。爆扩灌注桩是指就地成孔后，在孔底放入炸药包并灌注适量混凝土后，用炸药爆扩孔底，再安放钢筋笼，灌注桩身混凝土而成的桩。爆扩灌注桩适应性强，除新填土外，其他各种地层均可用，最适宜在黏土中成形并支承在坚硬密室土层上的情况。
5、根据成方法对土层的影响分类
不同成桩方法对周围土层的排挤和扰动不同，都将直接影响到桩的承载能力、成桩质量及周闱环境。根据成桩对土层的影响可分为挤土桩、部分挤土桩、非挤土桩三类。
5.1挤土桩
这类桩在沉桩过程中，或沉入钢套管的过程中，周围土体因受到桩体的挤压作用，使得土中超孔隙水压力增长，土体发生隆起，对周围环境造成严重的损害，如相邻建筑物的变形开裂，市政管线断裂造成水或煤气的泄漏等，因此，在大中城市的建成区已严格限制挤土桩的施工。
6、结语
总之，根据不同建筑荷载要求及场地条件，可使用不同桩型，一些新桩型的发展，又有力地推动了上部结构的发展，为建筑结构的设计提供了许多可选择的方案。
参考文献
关键词 公路；桥梁；结构形式
中图分类号U44 文献标识码A 文章编号 1674—6708（2012）76—0037—02
为了保证公路工程拟建项目的连续，河流流水通畅，以及过往船舶的正常通航要求而修建的各种桥梁或者涵洞构筑物的造价一般都比较高，一般占到了公路工程建设项目总造价的10%～20%，甚至可能高达30%或更高。因此，在实际施工过程中，应该根据施工的实际条件以及桥梁的任务、性质和所在路线的长远使用的需要、按照适用、经济和适当照顾美观的原则选择合理的桥涵类型和结构形式。
1 桥涵类型和结构形式选择的要求
1）桥涵类型的选择必须要尽可能满足公路工程路线布设要求，而且必须与路线走向保持一致；
2）在满足必要的功能和质量前提条件下桥梁或涵洞造型要尽量美观，特别是修建在城市和风景区的桥梁，桥涵造型通常是选择方案时的重点考虑因素；
3）为了不造成水土流失和对生态环境的破坏，桥梁修建必须严格遵守环保要求；
4）桥涵是一种复杂的结构物，要求高质量紧工期，这也是为了获得良好的社会效益。因此，在桥梁施工过程中最大程度的使用机械施工。
2 桥涵组成及分类
公路桥涵主要由上部构造、下部构造、基础和调治构造物四大部分组成。通常桥型和结构的选择主要指的是上部结构、下部结构以及基础的选择。上部构造主要有：梁式和拱板式。下部结构主要指的是墩台结构的选型，墩台主要分为重力式和轻型两种。重力式桥墩或桥台主要是依靠自身的重力来平衡外力的作用从而保持稳定，墩台身比较厚实；轻型桥墩或墩台一般选用钢筋混凝土，轻型墩台包括柱式墩台、空心墩、Y形墩台和薄壁墩太、框架式墩台和肋形埋置式墩台等。基础将桥涵结构承受的各种荷载传递给地基，是桥涵构筑物最重要的组成部分，基础通常有浅基础、摩擦桩、柱桩（支撑桩）和沉井基础。
桥涵按跨径分类：
按多孔跨径总长L（m）分类：特大桥（L>1000），大桥（100≤L≤1000），中桥（30
按单孔跨径Lk（m）分类：特大桥（Lk>150），大桥（40≤Lk≤150），中桥（20≤Lk
按桥梁的结构类型分类：分为梁式桥、拱式桥、钢构桥、悬索桥以及组合体系桥梁。
3 影响桥涵结构形式选择的因素
桥涵类型和结构形式的选择具体来说是指桥涵上部构造、下部构造以及基础的选择。因此，在公路工程总体设计中应根据各种因素综合分析比较，使上下部构造彼此协调，既能满足经济性的要求同时又比较美观，再者对于农田的灌溉需求在选择桥涵结构形式时也应该做适当的考虑。因而在选择桥涵结构形式时，一定要很好地处理各种因素的影响，最终选出科学合理的桥涵结构形式。
尽管桥涵结构形式的因素各种各样，但是根据各种因素对桥涵结构形式选择的作用可以归纳为三类，即独立因素、主要因素和限制性因素。
独立因素：桥涵的长度、宽度以及通航孔径等在确定公路工程项目时就已经确定，随设计任务一起提出，设计人员不可以随便更改，这类因素称之为影响桥梁的独立因素。
主要因素：不管是哪类工程项目，经济性都是首先考虑的重要因素，因此，经济性是桥形和桥梁结构的选择时考虑的主要因素，在设计过程中一定要对各种方案进行详细的技术经济认证。但是，尽管经济性是主要因素，并不代表经济性好工程成本低的方案就是最优方案。当其他因素成为桥涵结构形式选择的主导因素时，尽管不是最经济的，但是也必须选择而放弃经济性低的方案。
限制性因素：桥梁的修建不管修建在哪，不管选用何种结构形式，但是桥梁修建的位置在确定公路项目的时候就已经确定了，因而桥梁修建的地理位置的地质、地形、水文气候条件就成为了桥型选择的限制因素。具体来说地形条件及水文条件将影响到桥型、基础的深度、水中桥台墩的数量等。
因此，在公路工程设计中，对于桥涵结构形式的选择应该综合考虑上述因素，选择合理的结构形式，从而能在保证工程质量的前提下选择比较经济的合理的施工方案。
4 各种结构类型的适用条件
4.1上部结构的适用条件
梁板式：梁板式桥在竖向荷载的作用下，没有水力，其的主要承重结构是梁板，而外力对主梁的弯折破坏的作用力很大，因此，梁板式桥是一种受弯结构，需要较强的抗弯能力，因此一般使用钢筋混凝土或者预应力混凝土来进行修建。
拱式桥：拱式桥在竖向荷载的作用下，拱的支撑处会产生水平推力，在这种推力的作用下，拱圈或者拱肋内由于受荷载作用产生的弯矩虽然比同跨径的梁板式桥小，但是要承受很大的轴向压力，因此拱式桥属于受压构件。通常采用抗压性能好的圬工或者钢筋混凝土材料来修建，但是必须保证有良好的基础。
4.2下部结构的适用条件
重力式桥墩、台：因为自重比较大，就要求地基承受能力比较强，因此，一般适用于地基比较良好的基础之上。
轻型墩、台：轻型墩台因为自重比较轻，而且比较美观，因此使用条件比较广。在选用轻型墩台时应该考虑地形、地质、水文，以及建设条件、安全耐久并结合上部构造从而选出合理的墩台形式。
4.3基础的适用条件
浅基础：主要适用于天然地基条件比较好的一种基础。
摩擦桩：当地基条件不太好，承载力不足，而各土层的摩阻力和桩尖土的承载力能够承受由桩传来的上部荷载时，可以选用摩擦桩。
柱桩（支撑桩）：如果各土层的摩阻力和桩尖土的承载力不能够承受由桩传来的上部荷载而完全依靠桩底土层的抵抗力来承受荷载时就选用柱桩（支撑桩）。
沉井基础：沉井基础的主要特点是埋置深度大、整体性强、稳定性好，能承受较大的垂直荷载和水平荷载，并且施工简单。因此，沉井基础适用于水平力和竖向力比较大下沉深度在10m～40m范围内的基础。
5 结论
总之，在公路工程的勘察设计时，需要根据实际情况，对收集到的数据进行分析，最后选择既能满足设计要求与公路线形能完美结合同时在保证工程质量的前提下成本较低的桥梁类型和结构形式，从而确保公路的线形的协调和公路工程的使用功能。
参考文献
关键词：码头；桩基；施工技术
中图分类号： TU74 文献标识码： A
引言
码头工程中的桩基具有小沉降量、高承载力且受力较均匀的特点，而且桩基是承载的是整个工程的荷载，桩基几乎可以适用于各种工程及各种土质，尤其是适用于建筑在软弱地基上的重大型建筑物。在码头工程中，由于桩基在水下，而且桩基的应用相当广泛。码头工程的桩基因为要承载码头所有的载荷，所以码头桩基工程在码头工程中处于最关键的部位，是码头工程最基础、也是最关键的工序。所以，在码头工程之中，施工人员必须从码头工程的实际出发，码头工程桩基施工必须选择适宜的桩基类型，以及适宜的桩基工程施工技术，只有这样才能保证码头工程的桩基质量及整个码头工程的质量。”
一、在码头工程中对于桩基的选择
在码头工程中，桩基的工程实际上就是整个码头工程最关键的部分，也是最基础的部分，因为码头工程桩基在水下的结构是非常复杂的，所以其选择的码头桩基就一定要可以跟粉土及粘土等相适合。并且要在没有进行覆盖的情况下，或者说是在覆盖层不足的地质结构上来建立更加稳固的码头工程基础结构。根据我国码头目前的发展情况来看，目前已经开始开发深水以及外海，并且很多停靠的船的吨位对于码头工程的基础设施也提出了越来越高的要求，所以说码头工程桩基目前所要承担的作业以及海浪冲击、风浪冲击等也都在提高，所以说就更加需要选择更为合适的桩基。
（一）依据码头的载荷选择桩基的类型
对码头所承受的荷载能力进行分析，对码头的用途来进行更为全面的分析，并且要得到非常具体的数据，来据此选择码头工程桩基类型。具体的码头工程桩基荷载分析技术指标就是船舶的荷载能力、流动机械荷载、堆货的的荷载以及装载机械的荷载。其中船舶堆货的荷载单位就是码头工程每平方米的压力，船舶的荷载就是系缆力以及撞击力等。流动荷载主要就是分析码头上运行的车辆及其他运输工具的主要类型。装载机械的荷载就是分析前部的垂直支撑力以及水平力等，对其进行详细的分析，以此来选择码头工程的桩基类型，保证码头工程的质量。
（二）依据地质情况选择桩基类型
在码头工程施工中要从实际出发，要详细的勘察码头工程周围的环境，所以在码头工程选择桩基之前，施工人员在施工前就要分析与研究地质情况，必须对码头工程的土质进行是实验，分析工程中地质层的不同构成成分，是砂质粉土、细沙还是中砂等，施工人员还要详细地检测它们的标贯击数、密度、厚度等，然后整理出相关土质层的数据资料，为选择码头工程桩基类型提供必要详密的基础数据，选择合适的桩基类型，保证码头工程的质量。
（三）码头的结构类型选择桩基类型
在选择桩基的过程中还应当了解整个码头的结构设计类型，分析码头工程的结构，尤其是整个码头桩基桩位的分布和承载情况，这样就可以在码头工程桩基的选择和施工中达到良好的效果，利用合理的桩基类型和施工方法来提高整个码头基础的施工质量，保证整个码头工程的质量。
（四）桩型的特性来选择桩基的类型
根据码头的具体情况和地质结构，以此从码头工程桩基常用的桩基类型来进行选择，常用的桩基类型有钢管桩、预应力桩、水冲桩，以下详细介绍此类桩基：
1.钢管桩，这种形式主要就是用直桩以及叉桩来构成的，钢管桩思维原理就是要利用不同的直径以及长度的钢管桩，并且还要结合叉桩的倾斜角度来形成其纵向以及横向的利用来达到最终支撑码头的目的。这种桩基类型主要考虑的就是桩力，以及水平和弯矩的移动距离等数据形式。一般来说，钢管桩就是码头工程桩基中最为主要的桩基类型，因为钢管桩是非常容易操作的，但是缺点就是成本较高。
2.预应力桩，这样的码头工程桩基形势与钢管桩相似，也是采用一根直桩和两根叉桩共同构成一个承载的平面，支撑整个码头的荷载，其预应力装的斜度与钢管桩相似，其状体的桩端也深入至砾砂层，但是预应力桩承载的能力要低于钢管桩。钢筋预应力桩在码头工程施工中的难度较大，但工程成本低，承载的能力适应一般的码头工程要求。
3.水冲桩。这种码头工程桩基类型跟钢筋混凝土的方案是基本相同的，水冲桩的使用主要就是在一些标贯击数很大的砂土地质结构中，其中最大的问题就是在码头工程桩基施工的过程中很容易出现沉桩的偏位现象，并且是很难控制的。尤其是一些沙层很厚的地质上，沉桩的偏位现象更加明显，如果需要对出现沉桩的偏位进行后期处理的话，就会增加码头工程的施工成本。
三、码头工程中桩基施工的技术分析
桩基施工在码头工程是一项复杂的工程，并且码头工程桩基施工质量和整个码头工程的使用性能等有很大的影响。最常见的码头桩基工程，一般来说有以下几种：
（1）预制混凝土桩或者是钢管桩，这种类型一般来说都是采用在水上打桩船来进行施工的，根据桩的直径以及承载能力和地质结构等来选择不同的控制标准。
（2）灌注桩，灌装柱的施工还需要在码头工程施工现场搭建一个施工的平台来进行，并且还要采用机械设备来进行成孔作业，最为主要的就是回旋钻或者是冲击钻这两种。
（3）钢管桩性锚干嵌岩桩也是比较常见到的桩基形式，主要是用语打桩船在施工的过程中把钢管深入到地层之后，再利用钢管桩的中心固定到基岩之上，植入了锚杆之后进行灌浆，然后完成施工。
（一）冲击钻孔桩技术
在码头工程中有一部分的工程是需要将海堤和栈桥进行连接，这里常常利用的是钻孔灌注桩，这样形成的码头工程桩基较为稳定，可以将码头工程的桩基和海堤有效的结合起来，形成一个整体性的码头基础，提高整个码头的稳定性及牢固性。具体的施工步骤如下：
（1）钻孔成桩的基本步骤，采用在码头工程桩基施工中，冲击钻对码头工程桩基中的黏土层以上进行多次成孔，即在每次码头工程桩基中冲击成孔后进行必要的回填，一般经过 3 次冲击成孔，然后在放置刚护筒，而黏土层到桩低则采用一次钻成。其施工流程为：泥浆制备埋设护筒铺设工作平台安装钻机并定位钻进成孔清孔并检查成孔质量下放钢筋笼灌注水下混凝土拔出护筒检查质量。按照合适的施工不够施工，才能保证码头工程桩基的质量及整个码头工程的稳定性及牢固性。
（二）锚杆嵌岩桩技术
在码头工程施工中，桩基础是工程中主要的一部分，只有保证桩基础的质量，才能保证整个码头工程的质量，码头工程桩基础除钻孔灌注桩，锚杆嵌岩桩技术也是常用的一种桩基础，保证整个码头的牢固性和稳定性，其施工流程如下：
（2）在码头工程桩基锚杆嵌岩桩的施工流程：搭建设备平台钻机安装清理基础安装套管钻孔岩层定位成孔安装槽钢清孔灌注泥浆灌注。按照合适的施工不够施工，才能保证码头工程桩基的质量及整个码头工程的稳定性及牢固性。
结束语
总而言之，桩基工程是码头工程的最基础工程，也是最主要的工程，它直接影响到码头工程的整体质量，进而关联着人们生命财产的安全，所以在码头工程施工中，施工人员应当高度重视桩基工程作业，合理选择码头工程的桩基类型，合理选用码头工程的桩基施工技术，从而有效的提高码头工程桩基的质量，保证整个码头的稳定性和牢固性。
参考文献：
[1]许海锋.高桩码头工程中的桩基平台施工技术分析[J].中国水运(下半月),2012,01:229-230.
[2]张瑞华.桩基工程施工技术在工民建中的运用研究[J].山西建筑,2012,25:102-103.
［关键词］； 附建式人防工程；结构设计；计算
Abstract]:High-rise building is under very high requirement of civil air defense engineering structure. This paper combined with calculation method of structure design of high-rise building under the civil air defense engineering discusses the reasonable selection of engineering examples, and the calculation method for the foundation design of civil air defense engineering and beam plate design, research, has reached the goal of optimal design of civil air defense engineering structure for the structure design, the civil air defense engineering reference.
(key words); report of civil defense engineering; structural design; calculation
中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：
1 工程实例
某高层住宅建筑，主楼26 层，主楼下设置两层地下室，平时为地下车库，负二层为人防地下室，该人防地下室的人防等级为核6 级。设计为框架剪力墙结构，基础形式为独立基础。地下车库基础底标高与主楼的基础底标高一致，车库的顶板标高则处于负一层的层间。顶板上覆土1.6 米，车库与主楼连成为一体。主楼一侧设有裙房，两层、框架结构，它是由地下车库上延而成，从车库顶板开始与主楼脱开
2 人防工程结构设计
2.1 人防工程的概念以及设计原理
人防工程的全称为人民防空工程，其作用主要是在发生战争时，为人民提供躲避、物资掩蔽、医疗救护等的场所。人防工程可以分为以下四种类型：地道式、坑道式、单建式、附建式，其中附建式应用较为广泛。附建式防空地下室具有经济合理、建设方便、节约土地、战时居民躲避方便、防空能力强等诸多优点，因此是防空工程建设的主体，是最为广泛应用的人防工程形式。附建式人防工程的经济效益尤为显著，附建式人防程的建设是与建筑物结合为一体的，尤其是高层建筑，它本身就需要设置地下室，而在高层建筑物稳定性的计算时也必须考虑设置地下室。平时这些地下人防工程又可以用来作为车库、商业用房来使用，充分发挥其使用价值，实现其经济效益。地下人防工程结构设计时必须考虑到战争时常规炸弹、核弹爆炸产生的冲击荷载，因为人防工程结构需要直接承受抵抗这种冲击波及压缩波的作用。但是这种动荷载的内力计算十分复杂，因此必须将其进行简化，并使之与动荷作用状态的受力情况相符合。可以采用等效静载法来实现设计计算的简化，而且可以保证人防工程结构的防护能力。
2.2 基础设计
在进行人防工程的基础设计时，和其他建筑工程设计一样，应该考虑到结构的承载能力、结构的耐久性能的同时，还需要兼顾其经济性，选用最优的基础形式。
为保证人防工程人防工程结构的安全性，必须对核弹爆炸动荷载作用下的结构承载力进行验算。但是由于其荷载作用时间非常短，所以对地基的承载力、变形、裂缝等可以不进行验算。虽然人防等效静荷载往往非常的大，但是不一定就可以将其作为设计的控制条件，而是应该与平常使用的情况对比，选择最不利的情况作为设计的主要控制依据。对于和平时期人防工程的验算，与其他普通工程基本相同，将恒载、活载都乘上规范规定的相应的分项系数。而战争时期的验算则需要同时考虑到核弹爆炸等效静荷载与恒载，而活载则可以不考虑，核爆荷载也不
需要乘上分项系数。考虑到主楼的层数较多，结构自重较大，活载层数较多，通过对比分析，往往为平时的受力情况控制。主楼基础的设计计算按平时和战时两种状态进行比较,取大值。对于主楼四周的裙房，其基础若采用筏板基础显然是不经济的，因为其层数少（仅2 层）、荷载也非常小，因此决定采用独立基础。
但是独立基础自身不具备防水能力，而地下工程有防水要求，因此在独立基础间设置防水板，不但解决了防水的问题，还能节约投资。当主楼四周不与土壤直接相连时，则要考虑主体结构的侧限是否可靠，因为这直接影响到结构的稳定性。本工程四周的普通车库结构的刚度非常大，再加上车库顶覆盖有1.6 米厚的土壤，这些都能很好的起到侧限的作用。由于车库顶板标高处于主楼负一层的层间，对主楼倾覆力的传递极为不利，设计时应减小车库顶板与负一层底板的高差，并采取楼板加腋等措施，保证水平力的传递。关于主楼基础下地基承载力的深度修正问题，当主楼地下室四周有裙房地下室时，如果基础为筏型基础，并且基础之上的重量能够等同挖出土体的重量时，主楼基础下承载力的深度修正可以按室外地坪至主楼基底的距离进行。本工程裙房基础形式为独立基础，修正的深度则可
按照主楼基础底到裙房地下室内地坪的距离。
2.3 顶板设计
人防工程上部结构关系到各层的安全性以及建筑物的使用功能，因此，上部结构的型式的选择必须与人防工程结构选型匹配。对于该工程，地面上不设人防，只要荷载、构件的结构尺寸选取合理，就很容易满足要求，因此，重点对第二层的人防顶板设计进行研究。
2.3.1 基本算法
人防工程与一般普通工程根本的区别在于普通工程只承受静荷载，而人防工程则要在极短的时间内承受爆炸产生的动荷载冲击波。人防工程在瞬时加载的时，其材料的强度得到了提高，因此利用普通情况下的材料强度应乘以一个大于1 的材料强度综合调整系数。钢材按不同的种类有着不同的调整系数，混凝土按不同的强度等级、砌体按不同的材料也有着不同的调整系数。人防工程结构构件在承受延性破坏时，其安全储备大，当承受脆性破坏时，其安全储备小。所以，当构件承受脆性破坏力的状况时应该乘上一个小于1 的强度折减系数，这样一来，易产生脆性破坏的部位则不会过快的破坏，从而延长整个结构的破坏时间。在以下两种情况下应该进行折减，一是按照等效静荷载对梁、柱斜截面承载力进行验算时，砼及砌体在动载作用下的设计强度值应该乘以一个折减系数，其数值为0.8；另一种是按照等效静荷载对墙、柱受压正截面承载力进行验算时，砼及砌体在动载作用下的轴心抗压强度设计值应该乘上一个折减系数，其值为0.8。
在进行人防工程结构计算时，应该根据不同的项目分别修正其材料强度的设计值，有的只需要乘上材料强度综合调整系数，有的在需要同时乘上材料强度综合调整系数与折减系数。
2.3.2 电算法
由于人防工程梁、板传统的计算方法其过程相当的繁琐，很容易出现错误。随着现代计算机软件在工程设计计算中运用，大大减小了计算工作量，而且计算准确，不容易出错。但是，电算程序有着其自身的缺陷，在使用计算程序前应该对该程序的计算准确性进行考验，其采用的技术标准应该与现行的技术标准一致。对电算出来的结果，应该经过验证复核后方能使用。
2.3.3 参数的选取
现在，PKPM计算软件已经在工程设计计算中得以相当广泛的应用，在计算梁、板时，仅需要根据工程的建筑现状输入相应的模型，再将梁、板相关信息输入，便立即可以计算出梁、板的配筋图。所以，电算结果的合理性相当重要。在电算时，输入的计算模型为主楼与裙楼连接在一起的，楼板是非抗震构件，因此计算出来的结果并不受SATWE中的系数选取的影响。但是，梁是抗震构件，因此，其计算结果与软件中人工输入的各项调整系数有着很大的关系。该工程主楼为剪力墙结构，而裙房及地下车库均为框架结构，这两种不同类型的结构体系采用相同的设计参数显然是不合理的。第一，这两种结构体系其周期折减系数应该是不同的。在进行结构内力位移分析时，仅将梁、柱、墙等主要构件的刚度计算在内，而未将填充墙的刚度考虑进去，这就使得计算出来的结果中周期较长，计算结果偏小。而在实际计算过程中，为保证计算结果的准确性，应该根据建筑物不同的结构类型及填充墙的数量来调整周期折减系数。本工程中主楼为框架剪力墙结构，其填充墙较多，而裙房及地下车库为框架结构，填充墙较少，因此计算时应该区分开来。第二，主楼还应该考虑连梁的刚度折减。在承载能力极限状态和正常使用极限状态设计中，高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析。但剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体刚度较小，而承受的弯矩和剪力往往较大，超筋现象严重。因此，抗震设计时，可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂而把内力转移到墙体等其他构件上。根据该工程的具体情况，我们将连梁的刚度折减系数取值为0.55。我们采用了以下方法对负二层顶梁、板进行计算。我们对其进行了两次计算，第一次，输入人防荷载，并取连梁刚度折减系数为0.55，将结构体系选定为框架剪力墙结构，取0.9 为周期折减系数，计算结果中我们只选取主楼部分的结果；第二次，将人防荷载取消，将结构体系选定为框架结构，不需要考虑连梁刚度折减系数，而将周期折减系数调整为0.8，此次计算结果中我们只选取裙房部分。这样虽然增加了计算的工作量，但是计算出来的结果则更符合结构的实际受力状况。
3 构造设计
由于人防工程需要承受的荷载较大，而且需要承受核弹爆炸的动荷载作用，因此其结构材料、抗渗等级、构件的最小厚度等都要高于普通结构的要求。地下人防工程结构构件的截面尺寸往往比较大，因此，在进行配筋设计时，应该注意避免出现配筋率小于最小配筋率的情况，以防止结构物在荷载的作用下产生脆性破坏，出现突然压溃现象。地下人防工程的板、墙等都应该采用双面配筋，并且按照规范要求设置梅花形拉结筋，确保构件在震动状态下钢筋与混凝土结合良好，共同受力。地下人防工程不宜在防护单元内设置沉降缝、伸缩缝。因为，要想让这些缝又能够阻止抵抗巨大的冲击力又能起到其自身的功能几乎是不可能的。应该在室外出入口和主体结构相连接的位置设置沉降缝。
4 结语
高层建筑下附建式地下人防工程是最为广泛应用的一种类型，其结构设计的优劣直接关系整个人防工程的质量，关系到人们的生命财产安全，因此，我们在进行人防工程结构设计时应该选用合理的结构形式，采取恰当的计算方法，充分利用计算机电算程序，做到既简化计算又要与工程的实际情况相符合，达到优化设计的目的。
［参考文献］
【关键词】基桩检测；完整性；承载力
1.超声波基桩检测现状
随着我国工程建设的蓬勃发展，桩基础在工业与民用建筑、铁路和公路工程等建设中广泛使用，尤其是在铁路以及公路桥梁建设中使用更为明显。桩基础工程的质量直接关系着整个建筑结构的安全。桩基础通常是在地下，或无水地下，或有水地下，属于隐蔽工程。隐蔽工程的施工是相对较难的。尤其是桩基础施工工序繁多，技术要求高，施工难度大，所以在工程建设中容易出现质量问题。因此，桩基础的试验和质量检验尤为重要。随着科学技术的进步，桩基检测技术也在不断提高，尤其是桩基完整性无损检测方面有了很大的突破，由小应变到超声波，由单跨孔再到多跨孔，由人工判读采集到自动循测都取得了很大进步，一个方面为提供了更为科学准确直观的检测，一方面也极大提高了检测人员的检测速度，降低了大量的工作量。作者所在甘肃省最近几年高速公路迅速发展，超声波检测已发展多年，尤其在陇南高速公路建设中桥隧比例占到了80%以上，成武高速，十天高速和武灌高速等基桩检测全部运用超声波。
2.基桩完整性检测方法的选择
基桩完整性检测方法从对结构物的破损方面来说有有损检测和无损检测两种，常用完整性检测方法有钻芯法、小应变和超声波。无论何种检测方法应根据各种检测方法的特点和适用范围，考虑地质条件、桩型及施工质量可靠性、使用要求等因素进行合理选择搭配。超声波检测方法是基桩动力检测方法的一种。目前在甘肃省高速公路和二级公路桥梁基桩检测中建设业主要求全部采用超声波法检测，小应变和钻芯检测必要时以对超声检测配合验证。
3.完整性与承载力的关系
超声波对桩身完整性进行检测方法的原理就是在钻孔灌注桩中预埋声测管，声测管中换能器发射并并接收声波在检测面混凝土介质中通过时的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，经过数理统计与计算分析出可能存在的缺陷而对桩承载力影响程度综合判定分类的一种快捷简便的普测方法。依据规范，从完整性类别的划分就可以知道完整性与承载力密切相关，完整性合格的基桩不影响桩身结构的承载力，完整性不合格基桩影响桩身承载力或严重影响桩身结构承载力。影响桩身完整性有多方面的因素，概述有桩身截面尺寸是否有变化（缩颈）、桩身混凝土材料是否密实、均匀和连续。桩身缺陷的存在决定着桩身是否完整，工程实际中经常出现的桩身断裂、缩颈、夹泥（杂物）、空洞、蜂窝、松散等现象在一定程度上是引起桩身结构强度和耐久性降低的原因。桩身结构强度和耐久性降低导致桩基础承载力不满足，影响结构安全与使用。桩身完整性是一个综合定性指标，其桩基类型的划分是按缺陷对桩身结构承载力的影响程度划分的。
4.完整性的正确判断
影响桩完整性有多因素，缺陷是否真正影响完整性要综合正确分析判断。作为完整性定性指标之一的桩身截面尺寸，由于定义为“相对变化”，所以先要确定一个相对衡量尺度。但检测时，桩径是否减小可能会参照计桩径、成孔工艺和考虑充盈系数后的平均施工桩径。扩径和缩颈是桩截面变化的具体体现，扩径不能算是缺陷，而缩颈只是相对截面减小的体现。所以，灌注桩是否缩颈必需有一个参考基准。桩身完整性检测的目的是找出某些可能影响单桩承载力的因素，最终仍是为减少安全隐患、可靠地判定单桩承载力并做出正确评价服务。所以，基桩质量检测时，承载力和完整性两项内容密不可分。
4.1完整性不合格满足承载力
桩基工程受季节气候、周边环境（如河道中）或工期的影响，往往不允许等到全部工程桩施工完并都达到14d龄期强度后再开始检测。为做到信息化施工，尽早发现桩施工的质量问题并及时处理，同时考虑到声波透射法检测内容是桩身完整性，对混凝土强度的要求可适当放宽。适当放宽混凝土强度检测的超声波检测是不能确定它的28d强度是否达到要求，这里需要说明的是，或许完整性检测不能够保证承载力的足够，如前面所述但完整性合格的基桩是不影响桩身结构的承载力是确定的。
经常是桩头混凝土压力不足，一两米的混凝土不密实或有蜂窝、气泡等，从数据来判可能应该是Ⅲ、Ⅳ类桩，因为蜂窝、气泡等对超声波传播影响很大，尤其是幅值较明显，但往往破开看混凝土是好的，混凝土强度满足要求，不影响基桩承载力。但如果幅值和声速都较低，混凝土有明显气泡，在实际中一般需要施工单位破除该区段混凝土，如果施工环境不利于破除桩头，需要综合考虑，如果是单桩独柱为安全考虑可以取芯样测强度，计算一下承载力够不够。端承桩群桩基础的承载力等于各单桩承载力之和，对于桩中心距小于6倍桩径时，摩擦桩群桩基础的沉降比单桩大，承载力常小于各单桩承载力之和。
4.2完整性合格不满足承载力
桩长不够，从完整性来说应该直接是Ⅲ、Ⅳ类桩，但这要分是桩深不够还是标高不够，有些是灌注到最后几米混凝土不好翻不上来了，就短几米，但多时候是施工单位改变施工工艺，把先填后钻变成先钻后填了，如果这个桩是按嵌岩桩（或叫支撑桩）设计，影响不大。但如果是摩擦桩，就要多考虑一些，因为接起来的桩往往是后填土，土会随着时间固结甚至下沉，对桩形成向下的拉应力，也就是对桩形成一个负摩擦力；另外就是接起来的桩摩擦力几乎是不能考虑的，桩周光滑，所以要分情况考虑，必要时需要复核计算一下承载力。
5.结论
总之，声波透射法在桥梁基桩完整性评价中是比较准确可靠的，其检测结果，可对有缺陷的部位实施处理措施时进行指导。在检测时，对有可疑缺陷的桩应持慎重的态度，通过平测，斜测，扇形测，及加密测等多种详测方法，甚至开挖验证，钻芯结合等检测方法准确地确定缺陷性质以及严重程度，不能漏判缺陷，也不能夸大缺陷的严重程度。本着科学检测、实事求是的原则，必要时对有可疑缺陷的桩进行承载力校核，对能满足各项承载力要求的桩不必进行加固处理，从而减少不必要的浪费和损失。桩的承载功能是通过桩身结构承载力实现的，完整性类别划分主要是依据缺陷程度，但这种划分不能机械地理解为不需考虑桩的设计条件、地质状况、承载性状及施工等诸多因素，因此，综合判定能力对检测人员极为重要。
【参考文献】
[1]建筑基桩检测技术规范[S].JGJ106―2003.
[2]公路工程基桩动测技术规程[S].（JTG/TF81-01-2004）.
关键词：PHC管桩抗剪性能
Abstract: This paper is from the actual work of summing up of the shear performance of PHC pipe,Can be used for reconnaissance, design, construction, supervision, construction units in the relevant reference, reduce construction errors, leading to serious accident.
Key Words: PHC pipeShearProperties
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、桩的选型：
桩基的设计与施工，应综合考虑工程地质和水文地质条件、上部建筑结构类型、桩的使用功能、荷载特征、施工技术条件与环境；应重视地方经验，因地制宜，注重概念设计，合理选择桩型、成桩工艺和承台形式，优化布桩，节约资源；更应强化施工质量控制与管理。
基桩有多种分类：①按摩擦性状分类：摩擦型桩、端承型桩；②按成桩方法分类：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩；③按桩径（设计直径d）大小分类：小直径桩、中等直径桩、大直径桩。
二、PHC管桩概述：
PHC管桩，即预应力高强度混凝土管桩，PHC是单词prestress high concrete的缩写，离心成型的先张法预应力混凝土桩的截面尺寸、配筋、桩身极限弯矩、桩身竖向受压承载力设计值等参数可按《建筑桩基技术规范》确定。
PHC管桩优点显著：
1、单桩承载力高：由于PHC 管桩桩身混凝土强度高（≥C80），可打入密实的砂层和强风化岩层，因挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高70% ～80% ，桩侧摩阻力提高20%～40% 。因此，PHC 管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩高；
2、应用范围广：PHC 管桩是由侧阻力和端阻力共同承受上部荷载，可选择强风化岩层，全风化岩层，坚硬的粘土层或密实的砂层(或卵石层)等多种土质作为持力层，且对持力层起伏变化大的地质条件适应性强，因此适应地域广，建筑类型多。
3、沉桩质量可靠：PHC 管桩是工厂化、专业化、标准化生产，桩身质量可靠;运输吊装方便，接桩快捷; 机械化施工程度高，操作简单，易控制;在承载力，抗弯性能、抗拨性能上均易得到保证；
4、工程造价较低：①直接成本：通过对多项工程实例的总结和分析，PHC 管桩的单位承载力造价在诸多桩型中是较便宜的一种；②间接经济效益：对于工期的价值， PHC 管桩施工速度快、工效高、工期短，提前竣工投产，将产生巨大的社会效益和经济价值。PHC 管桩的机械化施工程度高，现场整洁，施工环境好。不会发生钻孔灌注桩工地泥浆满地流的脏污情况，也不会出现人工挖孔桩工地到处抽水和堆土运土的忙乱景象及井下作业的不安全感。容易做到文明施工，安全生产。减少安全事故，也是提高间接经济效益的有效措施。
三、PHC管桩抗剪性能分析：
建筑物在整个服役过程中，要经受各种荷载的考验，首先，基础要承受竖向荷载，主要包括结构构件（墙、柱、梁、板）自重、隔墙重量和使用阶段的活荷载。PHC管桩用来承受竖向荷载的效率很高，在软土地区施工便利，造价相对较低，适于大面积使用。此外，建筑还承受水平荷载，主要包括地震作用和风荷载。这类水平荷载对于基础产生两个作用效应，倾覆力矩和基底剪力。对于PHC管桩来讲，倾覆力矩将会对PHC管桩产生轴向拉应力，该效应与竖向荷载产生的轴向效应叠加，一般桩不会产生轴向拉力，对于这种效应，PHC管桩是安全、高效的。对于另外一种效应基底剪力来讲，需要复核基础抗滑移（抗剪）能力。通常，基础依靠基础侧面土的压力，基础底与土体的摩擦力、桩顶抗剪承载力等来抵抗滑移（抗剪）。在软土地基设计中，或者基础底为液化土时，存在基础底与土层脱离的可能性，所以规范中明确基础底与土的摩擦不允许考虑。但在沉降控制复合桩基或者考虑桩同作用的桩基设计中，可考虑基础底与土体的摩擦作用。结合目前工程实际中普遍存在的情况，PHC管桩竖向承载力安全余量偏大，建筑物实际沉降量偏小。这种情况对于抵抗水平荷载是不利的，其导致承台下面的土体不承受压力，基础底与土体的摩擦力得不到发挥。承台（或者地下室）的侧限（嵌固）可靠时，可以承受部分水平力；如果嵌固条件不好，桩顶就会承受水平力，需进行桩基水平承载力验算。如果仅用PHC管桩来抗剪的话，应该说对桩型的选择就是错误的。
四、工程实例分析：
2009年6月27日，上海市莲花南路莲花河畔小区一幢在建的13层楼房倒塌。根据上海市政府公布的调查结果，房屋倾倒的主要原因是紧贴此楼北侧在短期内堆土过高，最高处达10m左右，与此同时，紧临大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，深度达4.6m。大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了基桩的抗侧能力，导致房屋倾倒。调查结果称，原勘测报告经现场补充勘测和复核，符合规范要求；原结构设计经复核符合规范要求。大楼所用PHC管桩经检测质量符合规范要求。整幢楼发生倾覆的的工程事故在建国50年来从未发生过，国外也未见报道，虽说相关责任人都受到了相应处理，事故的善后工作也顺利进行，但在业界的影响却很深远。
本次事故暴露出来的问题，我们应引以为戒：PHC管桩的抗剪能力很弱，如果PHC管桩在服役期间，承受剪力的话，将发生可怕的工程事故。上海地基基础规范中“对于非甲、乙类建筑物，当承台（或地下室）周围存在厚度大于2m的非液化土、非软弱土(淤泥质土、淤泥和松散填土以外的土)，且承台（或地下室）外侧土体抗侧力发挥有保证（填土分层夯实、混凝土原坑浇筑、基础结构与基坑维护结构有可靠连接等）时，可不进行单桩水平承载力抗震验算”。恰如前面分析中所谈，承台（或者地下室）的侧限（嵌固）可靠时，可以承受部分水平力；如果嵌固条件不好，桩顶就会承受水平力，需进行桩基水平承载力验算。此次事故，应该是施工堆土的压力差造成土体的流动，引起PHC管桩抗剪破坏而造成的。对于设计人员来说，实时了解施工现场的工程进度、施工状况，对于整个项目的安全运行也是相当必要的。
此次事件，对于设计人员、施工人员均应吸取经验和教训，对于软土地基中的PHC管桩必须正确认识，合理使用。特别是不可忽视桩基水平承载力的计算。对于基础的嵌固，设计除提出要求外，对于工地实际的施工情况也要多加关心。
参考文献：
白建方.实用建筑结构设计 北京：化学工业出版社,2011
罗福午.建筑结构概念体系与估算.北京：清华大学出版社，1991
罗福午主编.土木工程（专业）概论.武汉：武汉理工大学出版社，2000
建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）
建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）
混凝土结构设计规范（GB50010-2010）
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