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（1.浙江大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司，浙江杭州 310028；2.中淳高科樁業(yè)股份有限公司，浙江寧波 315101）

　　引 言
　　上世紀(jì)60年代初日本首先研發(fā)了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，隨后60年代末我國也開始研究并生產(chǎn)先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；進(jìn)入90年代以后，隨著建筑行業(yè)的主導(dǎo)而進(jìn)入到一個高速發(fā)展時期，到2013年全國產(chǎn)量超過了4億米。管樁作為一種工廠化生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力基樁，具有施工快、成本低等特點(diǎn)，帶來了極大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著管樁在建筑行業(yè)的大量使用，包括沿海軟土地區(qū)以及一些七、八度抗震設(shè)防區(qū)域，其一些顯著的缺點(diǎn)也暴露了出來，因此，一些新型管樁及沉樁技術(shù)被研發(fā)了出來，如復(fù)合配筋樁、靜鉆根植竹節(jié)樁、機(jī)械連接竹節(jié)樁、空心方樁等。

　　其中：——樁身拉力設(shè)計值；
　　——預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；
　　——預(yù)應(yīng)力鋼筋總面積；
　　——非預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；
　　——非預(yù)應(yīng)力鋼筋總面積。
　　1.2 樁身的抗彎強(qiáng)度計算
　　對于先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的極限彎矩計算方法，湯關(guān)祚1文中提出，在所收集的管樁極限彎矩實(shí)測資料中，有97%的試件是因?yàn)槭芾瓍^(qū)混凝土裂縫達(dá)到極限標(biāo)準(zhǔn)（1.5mm）而被認(rèn)為破壞，其中的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力基本都未達(dá)到抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，因此按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010計算偏不安全，并提出按下式計算，并被普遍接受。

　　其中：——樁身彎矩設(shè)計值；
　　——混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；
　　A——樁身截面面積；
　　，——樁身截面的內(nèi)、外半徑；
　　——預(yù)應(yīng)力鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；
　　——混凝土矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力值與軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值之比；
　　——縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋分布圓的半徑；
　　——預(yù)應(yīng)力鋼筋有效預(yù)應(yīng)力；
　　王樹峰2在文中提出復(fù)合配筋樁在普通管樁基礎(chǔ)上加配了非預(yù)應(yīng)力鋼筋主筋，在抗彎試驗(yàn)中破壞形態(tài)更接近鋼筋混凝土構(gòu)件，采用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010附錄E中的公式計算更符合實(shí)際情況，并提出：

　　其中：——縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋分布圓的半徑。
　　2 樁身力學(xué)性能及試驗(yàn)
　　為對比復(fù)合配筋樁與普通管樁在受彎時的裂縫開展，撓度發(fā)展及極限彎矩，將PHC-500（100）AB及PRHC 500（100）II分別進(jìn)行抗彎性能試驗(yàn)，樁長均為12m。測試將管樁兩端開口處半封閉，并在內(nèi)腔中灌入約5cm高度的水，用于觀測抗彎試驗(yàn)過程中樁身滲水情況，試驗(yàn)方案如圖1所示。

1—墊板； 2—分配梁固定鉸支座； 3—分配梁；
4—分配梁滾動鉸支座； 5—管樁； 6—滾動鉸支座；
7—支座； 8—固定鉸支座
圖1 力學(xué)試驗(yàn)方案示意圖
fig.1 The diagram of the mechanical test

　　表1中列出了直徑500的相同截面及預(yù)應(yīng)力鋼筋配置的PHC及PRHC（除配置非預(yù)應(yīng)力鋼筋外，其他均相同）的力學(xué)性能計算結(jié)果及本次試驗(yàn)室力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果。由表中可看出，PRHC樁的計算開裂彎矩（一級裂縫控制）與PHC相差不大，而極限彎矩比PHC提高較多。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，樁身出現(xiàn)裂縫彎矩、樁身滲水彎矩，PRHC樁也均有較大幅度提高。主要原因是：按一級裂縫控制計算抗裂彎矩時，考慮混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力，非預(yù)應(yīng)力鋼筋也未出現(xiàn)拉應(yīng)力，對于抗裂彎矩沒有太大影響；當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時，非預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力，對樁身裂縫控制有較大影響；而樁身達(dá)到破壞時，受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋及非預(yù)應(yīng)力鋼筋均達(dá)到屈服，PRHC樁極限彎矩比PHC提高較多。
　　圖2 為試驗(yàn)室試驗(yàn)加載及卸載過程，兩種樁型樁身最大撓度變化對比曲線。圖中數(shù)據(jù)顯示，樁身在加載過程中，當(dāng)荷載較小時，PHC樁與PRHC樁樁身撓度差別不大，當(dāng)荷載較大時，PRHC樁的撓度比PHC有較大幅度減小。

　　3 原位水平靜載試驗(yàn)對比
　　圖3為寧波某工地工程樁水平靜載試驗(yàn)，相同截面尺寸PRHC樁與PHC樁的水平靜載試樁結(jié)果對比圖。試驗(yàn)表明，復(fù)合配筋樁在水平荷載作用下，當(dāng)荷載較小時，水平位移與普通管樁基本一致，當(dāng)水平荷載較大時，樁頂水平位移較普通管樁小，這與試驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)論相同。按照現(xiàn)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94中對水平承載力的規(guī)定，試驗(yàn)中的復(fù)合配筋樁水平承載力比普通管樁可提高約20%。

圖3 PRHC樁與PHC樁水平靜載試驗(yàn)對比
fig3 The horizontal statical test of PRHC and PHC

　　4 復(fù)合配筋樁基礎(chǔ)設(shè)計建議
　　理論計算、試驗(yàn)室試驗(yàn)及現(xiàn)場工程樁水平靜載試驗(yàn)等均表明，復(fù)合配筋樁抗裂彎矩及極限彎矩相對普通管樁有較大提高，水平荷載作用下樁頂水平位移適當(dāng)減小，建議在某些工程中推廣使用。陳詳3通過試驗(yàn)證實(shí)，工程樁樁頂承受水平荷載或彎矩時，樁身彎矩沿豎向在樁頂變化急劇，超過一定深度時，樁身彎矩衰減至接近于0，因此復(fù)合配筋樁不需整樁配置，可配合普通管樁按以下建議參考使用。
　　1、高烈度區(qū)域的管樁基礎(chǔ)；
　　目前管樁基礎(chǔ)使用越來越廣泛，在7度、8度區(qū)也被大量使用。在地震作用下，樁頂可能承受較大的瞬態(tài)水平荷載。建議在樁頂最上一節(jié)配置復(fù)合配筋樁，并不小于12m。
　　2、軟土地區(qū)的管樁基礎(chǔ)；
　　浙江、上海、江蘇等沿海軟土區(qū)域也是管樁使用量最大的幾個地區(qū)，但由于樁頂土質(zhì)較差，在施工或使用過程中樁身可能承受較大彎矩，并可能導(dǎo)致工程事故。建議根據(jù)具體工程，在樁頂軟土層內(nèi)配置復(fù)合配筋樁，并伸入穩(wěn)定土層。
　　3、液化土地區(qū)的管樁基礎(chǔ)；
　　液化土中管樁基礎(chǔ)，當(dāng)發(fā)生震害時，液化層界面處會產(chǎn)生較大彎矩，而液化層中部則彎曲的危險較大。建議液化土層范圍內(nèi)通常配置復(fù)合配筋樁，并深入穩(wěn)定土層。
　　4、樁頂水平荷載較大的管樁基礎(chǔ)；
　　在其它條件相同的情況下，樁頂承受水平荷載時，復(fù)合配筋樁的水平位移相對普通管樁較小，根據(jù)現(xiàn)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94中對水平承載力的規(guī)定，復(fù)合配筋樁的水平承載能力有一定的提高。建議樁頂承受較大水平荷載時，樁頂最上一節(jié)宜配置復(fù)合配筋樁，并不小于12m。
　　5、其他樁身可能受彎矩較大的管樁基礎(chǔ)。
　　建議在管樁樁身承受較大彎矩處配置復(fù)合配筋樁，以提高工程樁抗彎性能。
　　參考文獻(xiàn)
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