CN111287179A - 一种cfrp(bfrp)纵筋-gfrp复合箍筋方管桩及设计方法 - Google Patents

一种cfrp(bfrp)纵筋-gfrp复合箍筋方管桩及设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于土木工程技术领域，公开了一种CFRP(BFRP)纵筋‑GFRP复合箍筋方管桩及设计方法，方管桩截面横向箍筋与螺旋筋采用GFPR筋，所述方管桩的竖向纵筋及预应力筋采用CFRP(BFRP)纵筋；所述方管桩设置两层FRP筋笼，外层FRP筋笼由沿方管桩外边缘设置的竖向CFRP(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CFRP(BFRP)纵筋及GFRP螺旋筋组成。内侧预应力CFRP(BFRP)纵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。本发明管桩受力筋均采用增强纤维复合材料，不采用钢材，使管桩耐腐蚀性强，适合于深海等强腐蚀性环境。

Description

一种CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩及设计方法
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种CFRP(BFRP)纵筋 -GFRP复合箍筋方管桩及设计方法。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：传统的钢筋混凝土结构在以海洋环境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。目前，在“海上丝绸之路”战略下，我国把加速海岛和人工岛的开发与建设提升到国家战略高度，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。但海洋是最苛刻的自然腐蚀环境，这些工程结构要遭受海水、海洋大气或更为严酷的飞溅区、潮差区的侵蚀，而钢材在海洋环境中极易腐蚀，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。
管桩由于其适合在工厂制造，质量轻适合吊装，受力均匀，目前在土木工程中大量应用，并且是现在预制桩的主要类型。现存的管桩一般分为先张法预应力混凝土圆管庄和方管桩，预应力筋在周边成一层布置。由于预应力筋为高强材料，且在承载状态下处于高应力状态，如处于海洋类的自然腐蚀环境，易发生腐蚀破坏，给建筑造成巨大伤害。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)海洋类等高腐蚀性自然环境对管桩造成损耗；
(2)海洋类环境在台风、波浪产生大水平力下对管桩造成损耗。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种CFRP(BFRP)纵筋 -GFRP复合箍筋方管桩及设计方法。
本发明先张法CFRP(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，适合于海洋等苛刻的自然腐蚀环境。双层FPR筋的配置-能够方形桩增大桩身水平承载能力，适合于承担海洋类环境由于台风、波浪等产生的巨大水平力。
本发明是这样实现的，一种CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩，设置外层FRP筋笼和内层圆形FRP筋笼；
外层FRP筋笼由沿方管桩外边缘设置的竖向CFRP(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CFRP(BFRP) 纵筋及GFRP螺旋筋组成；
桩身端板安装在CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的两端， CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的中心位置开有桩身空腔，桩身空腔和CFRP(BFRP)纵筋之间填充有桩身混凝土；
所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的横截面为外方内圆结构。
进一步，所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩为方形，内部为圆形空腔的方管桩。
进一步，所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩截面横向箍筋与螺旋筋采用GFPR筋，所述方管桩的竖向纵筋及预应力筋采用 CFRP(BFRP)纵筋；
由于FRP筋弯折过大，造成强度缺失，故复合箍筋外层加密设置，内层螺旋箍筋不加密设置。
本发明的另一目的在于提供一种所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的设计方法，所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的设计方法包括以下步骤：
第一步，根据上部建筑物规模、外形基础、地下与周围环境复杂程度，以及对桩基础问题可能造成建筑物破坏或影响使用的程度，确定先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩基础设计等级；
第二步，根据先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身不同的设计使用年限及相应的极限状态下和不同的环境类别及其作用等级进行耐久性设计；
第三步，根据使用要求和拟订的整体方案和结构形式，参照已有设计和相关数据，初步确定张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身的截面尺寸；
第四步，根据上部结构的结构体系和荷载特征，采用内力分析模型，计算荷载效应组合及控制截面的最大设计拉力、压力及水平力；
第五步，根据控制截面在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计内力和初步拟订的截面尺寸，按抗拔桩估算预应力筋的数量，并进行合理布置；
第六步，截面几何特征计算；
第七步，确定预应力筋的张拉控制应力，计算预应力损失及各阶段相应的有效应力；
第八步，方管桩桩身有效压应力计算；
第九步，桩抗裂验算；
第十步，桩的抗弯及抗剪承载力验算；
第十一步，满足拉力和水平力作用下，承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算要求，进行验算；
第十二步，根据桩控制截面在承载能力极限状态的所承担压力来验算桩抗压承载力特征值是否满足结构受力需要，如满足则方管桩桩身验算完毕；如不满足则从第三步重新方管桩验算。
进一步，所述第五步根据控制截面在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计内力和初步拟订的截面尺寸，按抗拔桩估算预应力筋的数量，并进行合理布置；预应力筋无法合理布置，则应返回第三步，修改截面尺寸；预应力CFRP(BFRP)纵筋的截面面积为：
Figure RE-GDA0002473180040000041
式中：TP表示桩身承担拉力；Ψt表示抗拔桩的工作条件，可取0.85 表示1.0；APCFRP(BFRP)表示预应力CFRP(BFRP)纵筋截面面积； fPCFRP(BFRP)表示内层预应力CFRP(BFRP)纵筋抗拉强度设计值； ACFRP(BFRP)表示外层CFRP(BFRP)纵筋截面面积；fCFRP(BFRP)表示外层 CFRP(BFRP)纵筋抗拉强度设计值。
进一步，所述第七步确定预应力筋的张拉控制应力，计算预应力损失及各阶段相应的有效应力，张拉控制应力σcon按照下式范围确定：
0.45fPCFRP(BFRP)≤σcon≤0.65fPCFRP(BFRP)；
预应力CFRP(BFRP)纵筋有效应力计算方法如下：
(1)预应力CFRP(BFRP)纵筋的应力松弛损失σll可按下列公式计算：
Figure RE-GDA0002473180040000051
Figure RE-GDA0002473180040000052
式中：
Figure RE-GDA0002473180040000053
应力松弛损失率；a，b：系数；无实测数据时，对于碳纤维增强复合材料筋，可取a＝0.231，b＝0.345；t：以天为单位的时间；
(2)由于混凝土收缩和徐变引起的预应力筋应力损失终极值σl2，按下式计：
Figure RE-GDA0002473180040000054
Figure RE-GDA0002473180040000055
式中，σpc、σ'pc表示在受拉区、受压区预应力钢筋合力点处的混凝土法向压应力；f′cu表示施加预应力时的混凝土立方体抗压强度；ρ、ρ'表示受拉区、受压区预应力钢筋和普通钢筋的配筋率；
(3)季节温差造成的预应力变化σl3按下列公式计算：
σl3＝ΔT|αf-αc|Ef；
式中：ΔT表示年平均最高或最低温度与预应力筋张拉锚固时的温差；αf表示纤维增强复合材料筋的轴向温度膨胀系数；αc混凝土的温度线膨胀系数；
预应力CFRP(BFRP)纵筋有效应力σpe按下式计算：
σpe＝σcon-σl1-σl2-σl3。
进一步，所述第八步方管桩桩身有效压应力σce计算：
Figure RE-GDA0002473180040000061
式中：Ac为方管桩截面面积。
进一步，所述第九步桩抗裂验算，在荷载效应标准组合下混凝土不应产生拉应力，受拉边缘的混凝土法向应力σck符合：
σck-σce≤0。
进一步，所述第十一步按下式进行方管桩桩身对应的抗压承载力特征值Ra验算；
Ra＝ψcfcAc/1.35；
式中：fc表示桩混凝土轴心抗压强度设计值；Ψc表示成孔工艺系数，取0.65。
本发明的另一目的在于提供一种由所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP 复合箍筋方管桩制造的钢筋混凝土结构。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：该先张法CFRP(BFRP) 纵筋-GFRP复合箍筋方管桩外面为方形，内部为圆形空腔，此设计可在节省混凝土用量的基础上增大方管桩侧向刚度。GFPR筋和 CFRP(BFRP)纵筋为线弹性高强材料，CFRP(BFRP)纵筋抗拉强度一般高于GFPR筋，但是韧性及极限拉伸率低于GFPR筋，故选取GFPR 筋做方管桩截面横向箍筋与螺旋筋，而CFRP(BFRP)纵筋作为竖向纵筋及预应力筋。方管桩设置两层FRP筋笼，外层FRP筋笼由沿方管桩外边缘设置的竖向CFRP(BFRP)纵筋和GFRP箍筋组成，竖向 CFRP(BFRP)纵筋主要用于承担柱承担的竖向拉力、压力及方管桩承担的水平力产生的抗弯拉应力。GFRP箍筋主要用于承担方管桩水平剪力。内部圆形FRP筋笼由沿圆形空腔边缘设置的预应力 CFRP(BFRP)纵筋及GFRP螺旋筋组成，预应力CFRP(BFRP)纵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，从而提高方管桩的侧向刚度与耐久性。GFRP螺旋筋主要用于承担水平剪力，增强对桩核心混凝土的约束及增强方管桩抗拔时的整体性。
本发明的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩耐腐蚀性强；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。本发明管桩受力筋均采用增强纤维复合材料，不采用钢筋，使管桩耐腐蚀性强，适合于深海等强腐蚀性环境。本发明采用外放内圆截面形式，及双层增强纤维复合材料笼，水平及竖向承载力大，满足沿海环境大风浪给结构产生的水平推力。内层螺旋筋竖向间距为加密，使FRP筋弯折幅度小，减少了FRP 筋强度缺失。
附图说明
图1是本发明实施例提供的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的另一结构示意图；
图3是本发明实施例提供的方管桩外层采用GFRP箍筋加密结构；
图4是本发明实施例提供的先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身结构图；
图中：1、CFRP(BFRP)纵筋；2、GFRP箍筋；3、CFRP(BFRP) 预应力筋；4、桩身端板；5、桩身混凝土；6、桩身空腔；7、GFRP 螺旋筋。
图5是本发明实施例提供的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的设计方法流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩及设计方法，下面结合附图1 至附图3对本发明作详细的描述。
如图1-图3所示，本发明实施例提供的CFRP(BFRP)纵筋 -GFRP复合箍筋方管桩包括：CFRP(BFRP)纵筋1、GFRP箍筋2、 CFRP(BFRP)预应力筋3、桩身端板4、桩身混凝土5、桩身空腔6、GFRP 螺旋筋7。
本发明实施例提供的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩设置两层FRP筋笼，外层FRP筋笼由沿方管桩外边缘设置的竖向 CFRP(BFRP)纵筋1和GFRP箍筋2组成，内层圆形FRP筋笼由沿圆形空腔边缘设置的预应力CFRP(BFRP)纵筋3及GFRP螺旋筋7组成。
桩身端板4安装在CFRP(BFRP)纵筋表示GFRP复合箍筋方管桩的两端，CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的中心位置开有桩身空腔6，桩身空腔6和CFRP(BFRP)纵筋1之间填充有桩身混凝土 5。
本发明实施例提供的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩外面为方形，内部为圆形空腔的方管桩；方管桩截面横向箍筋与螺旋筋采用GFPR筋，所述方管桩的竖向纵筋及预应力筋采用CFRP(BFRP) 纵筋。因为FRP筋线弹性的特点，不易弯折，故本发明方管桩外层FRP 筋笼的箍筋加密区采用GFRP箍筋加密，GFRP螺旋筋为减少弯曲幅度不进行箍筋加密。
如图4所示，本发明实施例提供的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的设计方法包括以下步骤：
S401：根据上部建筑物规模、外形基础、地下与周围环境复杂程度，以及对桩基础问题可能造成建筑物破坏或影响使用的程度，确定先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩基础设计等级；
S402：根据先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身不同的设计使用年限及相应的极限状态下和不同的环境类别及其作用等级进行耐久性设计；
S403：根据使用要求和拟订的整体方案和结构形式，参照已有设计和相关数据，初步确定张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身的截面尺寸；
S404：根据上部结构的结构体系和荷载特征，采用内力分析模型，计算荷载效应组合及控制截面的最大设计拉力、压力及水平力；
S405：根据控制截面在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计内力和初步拟订的截面尺寸，按抗拔桩估算预应力筋的数量，并进行合理布置；
S406：截面几何特征计算；
S407：确定预应力筋的张拉控制应力，计算预应力损失及各阶段相应的有效应力；
S408：方管桩桩身有效压应力计算；
S409：桩抗裂验算；
S410：桩的抗弯及抗剪承载力验算；
S411：如满足拉力和水平力作用下，承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算要求，进行验算；
S412：根据桩控制截面在承载能力极限状态的所承担压力来验算桩抗压承载力特征值是否满足结构受力需要，如满足则方管桩桩身验算完毕；如不满足则从S403重新方管桩验算。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
本发明完成设计的先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身，在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求。
在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种作用；在正常施工和正常使用时能够满足结构的各项指标控制要求；在正常使用时具有良好的工作性能；在正常维护下具有足够的耐久性能；在设计规定的偶然事件发生时及发生后仍能保持必需的整体稳定性。
本发明对先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身功能的要求实质上即有足够的强度，能够承受最不利荷载效应产生的内力，满足承载能力和正常使用极限状态要求。除此之外，还需考虑设计方案的经济性和可操作性。本发明先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP 复合箍筋方管桩桩身的设计主要依据以下步骤进行，并且一个经济、合理、可行的设计方案往往需要经过几次反复修改计算才能得到。
(1)根据上部建筑物规模、外形基础、地下与周围环境复杂程度，以及对桩基础问题可能造成建筑物破坏或影响使用的程度确定先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩基础设计等级；
(2)根据先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身不同的设计使用年限及相应的极限状态下和不同的环境类别及其作用等级进行耐久性设计；
(3)根据使用要求和拟订的整体方案和结构形式，参照已有设计和相关数据，初步确定张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身的截面尺寸；
(4)根据上部结构的结构体系和荷载特征，采用内力分析模型，计算荷载效应组合及控制截面的最大设计拉力、压力及水平力；
(5)根据控制截面在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计内力和初步拟订的截面尺寸，按抗拔桩估算预应力筋的数量，并进行合理布置；如果预应力筋无法合理布置，则应返回第(3)步，修改截面尺寸；
其中预应力CFRP(BFRP)纵筋的截面面积为：
Figure RE-GDA0002473180040000121
式中：TP表示桩身承担拉力；Ψt表示抗拔桩的工作条件，可取0.85 表示1.0；APCFRP(BFRP)表示预应力CFRP(BFRP)纵筋截面面积； fPCFRP(BFRP)表示内层预应力CFRP(BFRP)纵筋抗拉强度设计值； ACFRP(BFRP)表示外层CFRP(BFRP)纵筋截面面积；fCFRP(BFRP)表示外层 CFRP(BFRP)纵筋抗拉强度设计值；
(6)截面几何特征计算；
(7)确定预应力筋的张拉控制应力，计算预应力损失及各阶段相应的有效应力。张拉控制应力σcon按照下式范围确定：
0.45fPCFRP(BFRP)≤σcon≤0.65fPCFRP(BFRP)；
预应力CFRP(BFRP)纵筋有效应力与预应力CFRP(BFRP)纵筋的应力松弛、混凝土的收缩和徐变、及季节温差有关，其计算方法如下：
a、预应力CFRP(BFRP)纵筋的应力松弛损失σll可按下列公式计算：
Figure RE-GDA0002473180040000131
Figure RE-GDA0002473180040000132
式中：
Figure RE-GDA0002473180040000133
应力松弛损失率；a，b：系数；无实测数据时，对于碳纤维增强复合材料筋，可取a＝0.231，b＝0.345；t：以天为单位的时间。b、由于混凝土收缩和徐变引起的预应力筋应力损失终极值σl2，按下式计：
Figure RE-GDA0002473180040000134
Figure RE-GDA0002473180040000135
式中，σpc、σ'pc表示在受拉区、受压区预应力钢筋合力点处的混凝土法向压应力；f′cu表示施加预应力时的混凝土立方体抗压强度；ρ、ρ'表示受拉区、受压区预应力钢筋和普通钢筋的配筋率。
c因季节温差造成的预应力变化σl3按下列公式计算：
σl3＝ΔT|αf-αc|Ef；
式中：ΔT表示年平均最高(或最低)温度与预应力筋张拉锚固时的温差；αf表示纤维增强复合材料筋的轴向温度膨胀系数；αc混凝土的温度线膨胀系数。
则预应力CFRP(BFRP)纵筋有效应力σpe按下式计算：
σpe＝σcon-σl1-σl2-σl3；
(8)方管桩桩身有效压应力σce计算：
Figure RE-GDA0002473180040000141
式中：Ac为方管桩截面面积。
(9)桩抗裂验算，抗拔桩严格要求不出现裂缝，即在荷载效应标准组合下混凝土不应产生拉应力，受拉边缘的混凝土法向应力σck应符合下列要求：
σck-σce≤0；
(10)桩的抗弯及抗剪承载力验算，将空心方管桩截面换算成等截面面积、等惯性矩工型截面后，按《混凝土结构设计规范》相应条款计算。
(11)以上如满足拉力和水平力作用下，承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算要求，可按下式进行方管桩桩身对应的抗压承载力特征值Ra验算；
Ra＝ψcfcAc/1.35；
式中：fc表示桩混凝土轴心抗压强度设计值；Ψc表示成孔工艺系数，取0.65。
(12)根据桩控制截面在承载能力极限状态的所承担压力来验算桩抗压承载力特征值是否满足结构受力需要，如满足则方管桩桩身验算完毕。如不满足则从第(3)重新方管桩验算。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩，其特征在于，所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩设置外层FRP筋笼和内层圆形FRP筋笼；
外层FRP筋笼由沿方管桩外边缘设置的竖向CFRP(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CFRP(BFRP)纵筋及GFRP螺旋筋组成；
桩身端板安装在CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的两端，CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的中心位置开有桩身空腔，桩身空腔和CFRP(BFRP)纵筋之间填充有桩身混凝土；
所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的横截面为外方内圆结构。
2.如权利要求1所述的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩，其特征在于，所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩为方形，内部为圆形空腔的方管桩。
3.如权利要求1所述的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩，其特征在于，所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩截面横向箍筋与螺旋筋采用GFPR筋，所述方管桩的竖向纵筋及预应力筋采用CFRP(BFRP)纵筋；
复合箍筋外层加密设置，内层螺旋箍筋不加密设置。
4.一种如权利要求1所述CFRP(BFRP)纵筋表示GFRP复合箍筋方管桩的设计方法，其特征在于，所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的设计方法包括以下步骤：
第一步，根据上部建筑物规模、外形基础、地下与周围环境复杂程度，以及对桩基础问题可能造成建筑物破坏或影响使用的程度，确定先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩基础设计等级；
第二步，根据先张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身不同的设计使用年限及相应的极限状态下和不同的环境类别及其作用等级进行耐久性设计；
第三步，根据使用要求和拟订的整体方案和结构形式，参照已有设计和相关数据，初步确定张法CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩桩身的截面尺寸；
第四步，根据上部结构的结构体系和荷载特征，采用内力分析模型，计算荷载效应组合及控制截面的最大设计拉力、压力及水平力；
第五步，根据控制截面在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计内力和初步拟订的截面尺寸，按抗拔桩估算预应力筋的数量，并进行合理布置；
第六步，截面几何特征计算；
第七步，确定预应力筋的张拉控制应力，计算预应力损失及各阶段相应的有效应力；
第八步，方管桩桩身有效压应力计算；
第九步，桩抗裂验算；
第十步，桩的抗弯及抗剪承载力验算；
第十一步，满足拉力和水平力作用下，承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算要求，进行验算；
第十二步，根据桩控制截面在承载能力极限状态的所承担压力来验算桩抗压承载力特征值是否满足结构受力需要，如满足则方管桩桩身验算完毕；如不满足则从第三步重新方管桩验算。
5.如权利要求4所述的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的设计方法，其特征在于，所述第五步根据控制截面在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计内力和初步拟订的截面尺寸，按抗拔桩估算预应力筋的数量，并进行合理布置；预应力筋无法合理布置，则应返回第三步，修改截面尺寸；预应力CFRP(BFRP)纵筋的截面面积为：
Figure RE-FDA0002473180030000031
式中：TP表示桩身承担拉力；Ψt表示抗拔桩的工作条件，可取0.85～1.0；APCFRP(BFRP)表示预应力CFRP(BFRP)纵筋截面面积；fPCFRP(BFRP)表示内层预应力CFRP(BFRP)纵筋抗拉强度设计值；ACFRP(BFRP)表示外层CFRP(BFRP)纵筋截面面积；fCFRP(BFRP)表示外层CFRP(BFRP)纵筋抗拉强度设计值。
6.如权利要求4所述的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的设计方法，其特征在于，所述第七步确定预应力筋的张拉控制应力，计算预应力损失及各阶段相应的有效应力，张拉控制应力σcon按照下式范围确定：
0.45fPCFRP(BFRP)≤σcon≤0.65fPCFRP(BFRP)；
预应力CFRP(BFRP)纵筋有效应力计算方法如下：
(1)预应力CFRP(BFRP)纵筋的应力松弛损失σll可按下列公式计算：
Figure RE-FDA0002473180030000041
Figure RE-FDA0002473180030000042
式中：
Figure RE-FDA0002473180030000045
应力松弛损失率；a，b：系数；无实测数据时，对于碳纤维增强复合材料筋，可取a＝0.231，b＝0.345；t：以天为单位的时间；
(2)由于混凝土收缩和徐变引起的预应力筋应力损失终极值σl2，按下式计：
Figure RE-FDA0002473180030000043
Figure RE-FDA0002473180030000044
式中，σpc、σ'pc表示在受拉区、受压区预应力钢筋合力点处的混凝土法向压应力；f′cu表示施加预应力时的混凝土立方体抗压强度；ρ、ρ'表示受拉区、受压区预应力钢筋和普通钢筋的配筋率；
(3)季节温差造成的预应力变化σl3按下列公式计算：
σl3＝ΔT|αf -αc|Ef；
式中：ΔT表示年平均最高或最低温度与预应力筋张拉锚固时的温差；αf表示纤维增强复合材料筋的轴向温度膨胀系数；αc混凝土的温度线膨胀系数；
预应力CFRP(BFRP)纵筋有效应力σpe按下式计算：
σpe＝σcon-σl1-σl2-σl3。
7.如权利要求4所述的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的设计方法，其特征在于，所述第八步方管桩桩身有效压应力σce计算：
Figure RE-FDA0002473180030000051
式中：Ac为方管桩截面面积。
8.如权利要求4所述的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的设计方法，其特征在于，所述第九步桩抗裂验算，在荷载效应标准组合下混凝土不应产生拉应力，受拉边缘的混凝土法向应力σck符合：
σck-σce≤0。
9.如权利要求4所述的CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩的设计方法，其特征在于，所述第十一步按下式进行方管桩桩身对应的抗压承载力特征值Ra验算；
Ra＝ψcfcAc/1.35；
式中：fc表示桩混凝土轴心抗压强度设计值；Ψc表示成孔工艺系数，取0.65。
10.一种由权利要求1～3任意一项所述CFRP(BFRP)纵筋-GFRP复合箍筋方管桩制造的钢筋混凝土结构。
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