[发明专利]一种BFRP筋材混合配筋支护桩及其施工方法

说明书

本发明涉及建筑工程技术领域，公开了一种BFRP筋材混合配筋支护桩及其施工方法，支护桩结构包括混凝土结构的桩身，桩身内设有沿桩身中轴线环向分布的纵向筋；纵向筋通过箍筋绑扎成支架筋笼；桩身位于基坑内侧的部分为受压区，桩身嵌于基坑侧壁的部分为受拉区；受拉区采用BFRP筋材，受压区内的纵向筋全部为钢筋。本发明通过采用钢筋和等刚度替换的BFRP筋材搭配作为桩身混凝土的纵向受力主筋，充分发挥BFRP筋材的抗拉强度远大于钢筋的抗拉强度的优点，可以在不影响桩身整体的抗弯承载能力的前提下，提高纵向筋的抗变形能力，节约钢筋用量，减少支架筋笼的制作程序并简化工艺；并能有效规避因桩身混凝土内部钢筋塑性变形导致基坑侧向变形过大的现象发生。

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种BFRP筋材混合配筋支护桩及其施工方法。

背景技术

玄武岩纤维筋是一种新型无机环保绿色高性能纤维复合材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制纤维后通过树脂材料形成不同直径的筋材。玄武岩纤维复合筋材不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。

基坑工程中，支护结构的混凝土桩身嵌于基坑侧壁内和基坑底以下，支护结构通常采用普通或高强钢筋，除用钢量较大外，桩身变形也比较大，且纵向钢筋和箍筋制作程序及工艺比较繁琐，且经常处于带水工作状态，水及其他腐蚀介质渗入桩身混凝土内部会对钢筋产生腐蚀，因此经常因桩身混凝土内部钢筋塑性变形导致基坑侧向变形超限现象。

发明内容

基于以上问题，本发明提供一种BFRP筋材混合配筋支护桩及其施工方法，采用钢筋和等刚度的BFRP筋材搭配作为桩身混凝土的纵向受力主筋，因BFRP筋材的抗拉强度大于钢筋的抗拉强度，可以在不影响桩身整体的抗弯承载能力的前提下，可节约钢筋用量，减少支架筋笼的制作程序和简化工艺；提高了桩身混凝土中的筋材的抗变形能力，有效规避了因桩身混凝土内部钢筋塑性变形导致基坑侧向变形过大的现象发生。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种BFRP筋材混合配筋支护桩，包括嵌于基坑边缘并对基坑侧壁起支护作用的桩身，所述桩身为混凝土结构，所述桩身内设有多根沿桩身长度方向设置的纵向筋，且所述纵向筋在桩身内沿桩身中轴线环向分布；所述纵向筋外环向设置有箍筋，所述箍筋沿桩身长度方向间隔布置并与纵向筋通过扎丝绑扎为支架筋笼；所述桩身位于基坑内侧的部分为受压区，所述桩身嵌于基坑侧壁的部分为受拉区；所述纵向筋包括钢筋和BFRP筋材，所述受拉区采用BFRP筋材，所述受压区内的纵向筋全部为钢筋。

进一步地，箍筋由BFRP材料制得，所述箍筋的直径小于纵向筋的外径。

进一步地，BFRP筋材的表面带有环状凸肋。

为解决以上技术问题，本发明还提供了一种BFRP筋材混合配筋支护桩的施工方法，该方法包括如下步骤：

1)根据基坑场地土层分布及其物理力学性能参数以及基坑的设计尺寸，按现行技术标准计算确定桩身的长度、直径和混凝土强度等级；计算支护桩桩身在受压区纵向筋全部采用钢筋时的面积A_S1和根数n₁，以及受拉区纵向筋全部采用钢筋时的面积A_S2和根数n₂；

2)根据步骤1)中计算的A_S2，按等刚度原则，取截面面积为1.2A_S2的BFRP筋材作为受拉区纵向筋，根据选用的BFRP筋材直径确定BFRP筋材的数量n₃；

3)按桩长、桩径定尺裁料，受压区全部采用钢筋，受拉区采用BFRP筋材，受压区BFRP筋材与受拉区钢筋作为纵向筋环向分布与桩身内，利用扎丝将箍筋绑扎在纵向筋围成的圆环外，制成支架筋笼；