（1.浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江杭州 310028；2.中淳高科桩业股份有限公司，浙江宁波 315101）

　　引 言
　　上世纪60年代初日本首先研发了预应力混凝土管桩，随后60年代末我国也开始研究并生产先张法预应力混凝土管桩；进入90年代以后，随着建筑行业的主导而进入到一个高速发展时期，到2013年全国产量超过了4亿米。管桩作为一种工厂化生产的预应力基桩，具有施工快、成本低等特点，带来了极大的经济效益。随着管桩在建筑行业的大量使用，包括沿海软土地区以及一些七、八度抗震设防区域，其一些显著的缺点也暴露了出来，因此，一些新型管桩及沉桩技术被研发了出来，如复合配筋桩、静钻根植竹节桩、机械连接竹节桩、空心方桩等。

　　其中：——桩身拉力设计值；
　　——预应力钢筋抗拉强度设计值；
　　——预应力钢筋总面积；
　　——非预应力钢筋抗拉强度设计值；
　　——非预应力钢筋总面积。
　　1.2 桩身的抗弯强度计算
　　对于先张法预应力混凝土管桩的极限弯矩计算方法，汤关祚1文中提出，在所收集的管桩极限弯矩实测资料中，有97%的试件是因为受拉区混凝土裂缝达到极限标准（1.5mm）而被认为破坏，其中的预应力钢筋应力基本都未达到抗拉强度标准值，因此按《混凝土结构设计规范》GB 50010计算偏不安全，并提出按下式计算，并被普遍接受。

　　其中：——桩身弯矩设计值；
　　——混凝土轴心抗压强度设计值；
　　A——桩身截面面积；
　　，——桩身截面的内、外半径；
　　——预应力钢筋抗压强度设计值；
　　——混凝土矩形应力图的应力值与轴心抗压强度设计值之比；
　　——纵向预应力钢筋分布圆的半径；
　　——预应力钢筋有效预应力；
　　王树峰2在文中提出复合配筋桩在普通管桩基础上加配了非预应力钢筋主筋，在抗弯试验中破坏形态更接近钢筋混凝土构件，采用《混凝土结构设计规范》GB 50010附录E中的公式计算更符合实际情况，并提出：

　　其中：——纵向非预应力钢筋分布圆的半径。
　　2 桩身力学性能及试验
　　为对比复合配筋桩与普通管桩在受弯时的裂缝开展，挠度发展及极限弯矩，将PHC-500（100）AB及PRHC 500（100）II分别进行抗弯性能试验，桩长均为12m。测试将管桩两端开口处半封闭，并在内腔中灌入约5cm高度的水，用于观测抗弯试验过程中桩身渗水情况，试验方案如图1所示。

1—垫板； 2—分配梁固定铰支座； 3—分配梁；
4—分配梁滚动铰支座； 5—管桩； 6—滚动铰支座；
7—支座； 8—固定铰支座
图1 力学试验方案示意图
fig.1 The diagram of the mechanical test

　　表1中列出了直径500的相同截面及预应力钢筋配置的PHC及PRHC（除配置非预应力钢筋外，其他均相同）的力学性能计算结果及本次试验室力学试验结果。由表中可看出，PRHC桩的计算开裂弯矩（一级裂缝控制）与PHC相差不大，而极限弯矩比PHC提高较多。试验数据表明，桩身出现裂缝弯矩、桩身渗水弯矩，PRHC桩也均有较大幅度提高。主要原因是：按一级裂缝控制计算抗裂弯矩时，考虑混凝土不出现拉应力，非预应力钢筋也未出现拉应力，对于抗裂弯矩没有太大影响；当混凝土出现裂缝时，非预应力钢筋产生拉应力，对桩身裂缝控制有较大影响；而桩身达到破坏时，受拉区预应力钢筋及非预应力钢筋均达到屈服，PRHC桩极限弯矩比PHC提高较多。
　　图2 为试验室试验加载及卸载过程，两种桩型桩身最大挠度变化对比曲线。图中数据显示，桩身在加载过程中，当荷载较小时，PHC桩与PRHC桩桩身挠度差别不大，当荷载较大时，PRHC桩的挠度比PHC有较大幅度减小。

　　3 原位水平静载试验对比
　　图3为宁波某工地工程桩水平静载试验，相同截面尺寸PRHC桩与PHC桩的水平静载试桩结果对比图。试验表明，复合配筋桩在水平荷载作用下，当荷载较小时，水平位移与普通管桩基本一致，当水平荷载较大时，桩顶水平位移较普通管桩小，这与试验室试验结论相同。按照现行国家行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94中对水平承载力的规定，试验中的复合配筋桩水平承载力比普通管桩可提高约20%。

图3 PRHC桩与PHC桩水平静载试验对比
fig3 The horizontal statical test of PRHC and PHC

　　4 复合配筋桩基础设计建议
　　理论计算、试验室试验及现场工程桩水平静载试验等均表明，复合配筋桩抗裂弯矩及极限弯矩相对普通管桩有较大提高，水平荷载作用下桩顶水平位移适当减小，建议在某些工程中推广使用。陈详3通过试验证实，工程桩桩顶承受水平荷载或弯矩时，桩身弯矩沿竖向在桩顶变化急剧，超过一定深度时，桩身弯矩衰减至接近于0，因此复合配筋桩不需整桩配置，可配合普通管桩按以下建议参考使用。
　　1、高烈度区域的管桩基础；
　　目前管桩基础使用越来越广泛，在7度、8度区也被大量使用。在地震作用下，桩顶可能承受较大的瞬态水平荷载。建议在桩顶最上一节配置复合配筋桩，并不小于12m。
　　2、软土地区的管桩基础；
　　浙江、上海、江苏等沿海软土区域也是管桩使用量最大的几个地区，但由于桩顶土质较差，在施工或使用过程中桩身可能承受较大弯矩，并可能导致工程事故。建议根据具体工程，在桩顶软土层内配置复合配筋桩，并伸入稳定土层。
　　3、液化土地区的管桩基础；
　　液化土中管桩基础，当发生震害时，液化层界面处会产生较大弯矩，而液化层中部则弯曲的危险较大。建议液化土层范围内通常配置复合配筋桩，并深入稳定土层。
　　4、桩顶水平荷载较大的管桩基础；
　　在其它条件相同的情况下，桩顶承受水平荷载时，复合配筋桩的水平位移相对普通管桩较小，根据现行国家行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94中对水平承载力的规定，复合配筋桩的水平承载能力有一定的提高。建议桩顶承受较大水平荷载时，桩顶最上一节宜配置复合配筋桩，并不小于12m。
　　5、其他桩身可能受弯矩较大的管桩基础。
　　建议在管桩桩身承受较大弯矩处配置复合配筋桩，以提高工程桩抗弯性能。
　　参考文献
　　[1] 汤关祚，王清，禹琦. 先张法预应力混凝土管桩抗裂弯矩和极限弯矩计算式的探讨[J]. 工业建筑，2001(1):57~59(Tang Guanzuo, Wang Qing, Yu Qi. Discussion on calculating method of cracking resistance and ultimate bending moment of pretensioned spun concrete piles [J]. Industrial Construction, 2001(1):57~59)
　　[2] 王树峰，张日红. 复合配筋预应力混凝土桩桩身性能的研究[J]. 混凝土与水泥制品，2013(8):36~39(Wang Shufeng, Zhang Rihong. The capability reseach of pretensioning prestressed composite reinforced concrete pile[J]. China Concrete and Cement Products, 2013(8):36~39)
　　[3] 陈祥，孙进忠，蔡新滨. 基桩水平静载试验及内力和变形分析[J]. 岩土力学，2010(3):753~759(Chen Xiang, Sun Jinzhong, Cai Xinbin. Horizontal static loading test and analyses of internal force and distortion on single pile)