[00070017]BFRP 纵筋-GFRP 复合箍筋方管桩关键技术

随着“海上丝绸之路”经济带建设的推进，也为了更好的融入“一带一路”发展战略， 在全国海洋线长度达到 3024.4 公里的山东省，海上现代化工程数量会越来越多，规模将更大。具有承载力高、沉降量小且均匀的桩基，将在海洋建设的平台基础类型中成为首选。针对海洋基础平台中的桩基工程建设，其挑战主要来源于两大方面，一是海洋地质体特殊，传统的钢筋混凝土桩体结构在以海洋为典型代表的恶劣服役环境下，其内置的钢筋会因为海水、海雾中氯离子的不断侵入而加速锈蚀，使得结构过早地面临耐久性不足的问题，故需要尽快开发适用于高腐蚀海洋环境下的新型桩身材料为国家海洋发展贡献新鲜血液；二是海洋环境下，在某些重要的工程中波浪力、风力、地震力和撞击力等水平荷载已成为设计中的控制因素，桩基的水平承载力和位移计算也成为了建筑物设计的重要内容之一。

然而，水平荷载作用下桩基的设计与计算，我国现有桩基规范、公路桥涵地基与基础设计规范等均只纳入了 K 法和 m 法，K 法和 m 法均假定地基为弹性体，本质上都属于线弹性地基反力法。而水平承载桩的受力性状是桩土非线性相互作用的过程，因此，相对于桩的竖向承载特性研究，桩在水平荷载作用下承载效应的研究仍处于有待完善阶段，针对海洋桩基平台设计，现有桩基规范中急需注入新鲜且必要的血液。

BFRP 纵筋-GFRP 复合箍筋方管桩，其桩体内所有钢筋全部采用纤维增强材料，竖向纵筋及预应力筋为 BFRP，横向箍筋与螺旋筋为 GFPR，桩身空腔和纵筋之间填充高强且耐绣蚀的混凝土。该桩体环保、经济、密度小、抗拉强度高、抗腐蚀性强及耐久性好等。为此， 本项目结合海洋工程建设时，桩基工程应用中所面临的“地层体特殊、水平荷载作用明显、现有桩基模型不完善”三大特点，通过数值模拟结合室内的综合观测试验、桩基承载效应理 论研究、桩基模型试验技术创新，阐明了海洋环境中 BFRP 纵筋-GFRP 复合箍筋方管桩该新型桩基在水平荷载下承载特性、桩土相互作用机理及其群桩效应；建立了海洋环境下该新型桩基设计方法，为一部世界上独一无二规范的产生注入了必要且新鲜的血液。

技术特点

BFRP 纵筋-GFRP 复合箍筋方管桩，其桩体内所有钢筋全部采用纤维增强材料，在该桩体内设置了两层 FRP 筋笼，外层 FRP 筋笼由沿方管桩外边缘设置的竖向 BFRP 纵筋和 GFRP 箍筋组成，内层圆形 FRP 筋笼由沿圆形空腔边缘设置的预应力BFRP 筋及GFRP 螺旋筋组成。预应力 BFRP 筋主要用于方管桩作为抗拔桩时所承受得拉力，以及通过施加预应力增加方管桩的抗裂性能，提高方管桩的侧向刚度与耐久性，耐腐蚀性强；水平及竖向承载力大；可以工厂批量生产，满足工业化要求；FRP 筋弯折幅度小，减少了 FRP 筋强度缺失。另外，该桩截面为内圆外方，能增大桩身水平承载能力，其设计迎合了海洋平台桩基工程所处的两大挑战，具有较好的应用推广前景。

生产条件及市场预测

传统的钢筋混凝土结构在海洋环境下，其内置的钢筋会因为海水、海雾中氯离子的不断侵入而加速锈蚀，使得结构过早地面临耐久性不足的问题。目前，在“海上丝绸之路”战略 下，这急需在海洋环境下建造大量港口码头、机场跑道、楼堡灯塔、海洋平台和医院、学校、商场等大型建筑物，故需要尽快开发适用于高腐蚀海洋环境下建造安全、耐久结构的新材料和新结构，

BFRP 纵筋-GFRP 复合箍筋方管桩，内部受力筋全部采用高耐腐蚀性的 FRP 增强纤维复合材料。BFRP 该材料的特点是具有多个优异功能，诸如较高的强度/重量比、低密度和优异的抗腐蚀和抗疲劳性能。BFRP 是基于玄武岩研发而成，玄武岩是天然的、坚硬的、深褐色至黑色的火山火成岩，是地壳中最常见的岩石类型，广泛分布于地球不同地区。而 GFRP 与传统的金属材料及非金属材料相比，玻璃钢材料及其制品，具有强度高，性能好，节约能源， 产品设计自由度大，以及产品使用适应性广等特点，因此，在一定意义上说，玻璃钢材料是一种应用范围极广，开发前景极大的材料品种之一。

BFRP 纵筋-GFRP 复合箍筋方管桩，为一新型桩身结构及其材料，国内外独创，其中双层 FRP 筋笼的配置且方形截面的设计适合于承担高腐蚀海洋类环境由于台风、波浪等产生的巨大水平力，将在海洋平台开发中起到不可估量的作用，预计产生的经济效益将达到数千万美元。