桩基负摩擦力PPT课件
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桩基负摩擦力(共28张PPT)
2 对于自重湿陷性黄土地基，可采用强夯、挤密土桩等先 行处理，消除上部或全部土的自重湿陷；
3 对于欠固结土，先期排水预压；
4 对于挤土沉桩，应采取消减超孔隙水压力、控制沉桩速率 等措施；
i
—分别为第i 计算土层和其上第m 土层的重度，
地下水位以下取浮重度；
i m —第i 层土、第m层土的厚度；
—地面均布荷载。
z i zm
p
4.桩根底
表5.4.4-1
土类 饱和软土 黏性土、粉土
砂土 自重湿陷性黄土
负摩阻力系数 n n
0.15～0.25 0.25～0.40 0.35～0.50 0.20～0.35
下拉荷载：
n
Q g nn uq s n iL i 1 .0 3 .1 4 (3 0 1 0 5 0 6 ) 1 8 8 4 k N
i
4.桩根底
中性点深度 ln 一般应按桩周土层沉降与桩沉降相 等的条件计算确定，也可参照表 5.4.4-2 确定。
表5.4.4-2
持力层性质
中性点深度
黏性土、粉土 中密以上砂 砾石、卵石
注：1 在同一类土中，对于挤土桩，取表中较大值，对于非挤土 桩，取表中较小值； 2 填土按其组成取表中同类土的较
大值；
4.桩根底
考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：
n
Qgn n u qsnili i1
n saxsay/dqm sn d4
4.桩根底
式中 n —中性点以上土层数；
li —中性点以上第 i 土层的厚度；
4.桩根底
1. 2. 产生负摩阻力的原因
桩周有较大的堆载，引起桩周土的固结； 桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入硬持
力层，土层产生自重固结下沉； 软粘土地区，地下水下降或深基坑开挖降水等
3 对于欠固结土，先期排水预压；
4 对于挤土沉桩，应采取消减超孔隙水压力、控制沉桩速率 等措施；
i
—分别为第i 计算土层和其上第m 土层的重度，
地下水位以下取浮重度；
i m —第i 层土、第m层土的厚度；
—地面均布荷载。
z i zm
p
4.桩根底
表5.4.4-1
土类 饱和软土 黏性土、粉土
砂土 自重湿陷性黄土
负摩阻力系数 n n
0.15～0.25 0.25～0.40 0.35～0.50 0.20～0.35
下拉荷载：
n
Q g nn uq s n iL i 1 .0 3 .1 4 (3 0 1 0 5 0 6 ) 1 8 8 4 k N
i
4.桩根底
中性点深度 ln 一般应按桩周土层沉降与桩沉降相 等的条件计算确定，也可参照表 5.4.4-2 确定。
表5.4.4-2
持力层性质
中性点深度
黏性土、粉土 中密以上砂 砾石、卵石
注：1 在同一类土中，对于挤土桩，取表中较大值，对于非挤土 桩，取表中较小值； 2 填土按其组成取表中同类土的较
大值；
4.桩根底
考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：
n
Qgn n u qsnili i1
n saxsay/dqm sn d4
4.桩根底
式中 n —中性点以上土层数；
li —中性点以上第 i 土层的厚度；
4.桩根底
1. 2. 产生负摩阻力的原因
桩周有较大的堆载，引起桩周土的固结； 桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入硬持
力层，土层产生自重固结下沉； 软粘土地区，地下水下降或深基坑开挖降水等
多层地基单桩负摩阻力的数值模拟计算ppt课件
d
XiXi1
代入
2
dz
h
ih i 1 h E p 2 A p d d z 2 U zi U S b z g A p i d z
P iS i P i 1 S i 1 m ig i 2
可得
E 2 ph A p X i 1 X i 2 U 4 T S fh f2 X iX i 1 2
P 0 S 0 z S b d a g S b d v P b S b
1 20HEpApd dz2dzmgSb2
将上式展开，移项可得：
0 H E p 2 A p d d z 2U zU Sb zgA p dz
P0S0 PbSb mg2
上式以整体桩身为分析对象，即桩身i个单元能量平衡 的叠加。假设以桩身单元i为分析对象，如下图，那么 有
二、桩身平衡方程
假定桩身不产生塑性变形，忽略桩侧土压力对 桩体产生的横向变形，那么弹性桩身在竖直方 向满足能量守恒,由此推得桩身能量平衡方程。
由桩身的变形位移协调关系可推导出桩身的位 移协调方程。
将两个方程联立，即可迭代求解桩身各单元轴 力、摩阻力以及位移。
1.桩身能量平衡方程
桩身在土中的总势能 由桩身变形能 W u 及势 能增量W p 两部分组成
建立一个描画该能量传送过程的能量平衡方程。
从讨论桩身变形能与外力做功之间的关系出发， 将能量法方程引入负摩阻力的数值计算 。
1.桩与桩周土的单元分割
在桩长L范围内,层状地基 土用n+1个节点分割成n 个层元,每个层元厚度均 为h。
桩身分割成n个杆单元， 节点自在度为1，即只思 索节点竖向位移。
主要思绪
一、基桩负摩阻力的产生过程，本质上是桩周 土沉降与桩身之间能量交互传送的过程。
四、关于桩的负摩阻
在绘制的位移时间曲线图上 ，将各级荷载反复作用的位 移值连起来。这就是该级荷 载下的包络线（图3-48所示）
静载试验法
② 采用逐级连续加载法
分析荷载位移曲线，把相 应于曲线上明显下弯转折 点的荷载定为极限荷载。
求得容许承载力：
[ P]
极限荷载
k
(k 2)
另外：
静载试验法
通过以上按强度条件确定的极限荷载的位移往 往已超过建筑物的容许水平位移，因而还应该按 变形条件确定极限荷载，即以单桩的水平位移达 到容许值时，所承受的荷载作为桩的容许承载力。
四、桩的负摩阻力
1. 负摩阻力产生的原因
– 概念：当桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降速率
大于桩的下沉时，则桩侧土就相对于桩作向下位移，
而使土对桩产生向下作用的摩阻力，即称为负摩阻力。 – 危害：桩的负摩阻力的发生将使桩侧土的部分重力传 递给桩，因此，负摩阻力不但不能成为桩承载力的一
部分，反而变成施加在桩上的外荷载，桩基沉降加大。
荷载的确定
静载试验法
(b) 测试方法的具体步骤
①循环加载法
在某级荷载下持荷10min， 读数，记录水平位移，然后 卸荷至0
10min后，读回弹位移，然后 再加上原数荷载，即为一个 循环。
每级荷载按上述步骤循环5～ 6次，然后加下一级荷载，然 后再循环。直到桩达极限荷载 为止。
绘制位移时间曲线。（U－t）
–2.螺旋式或焊接环式间接钢筋
且间接钢筋的换算截面面积Aso不小于全部纵向钢筋截面面
积的25%；间距不大于80mm或dcor/5，构件长细比lo/i≤48时，
其正截面抗压承载力计算应符合下列规定：
0 N d 0.9( f cd Acor f A kf sd Aso )
基础工程教学-桩基础4.4 4.6_沉降 负摩擦 水平承载ppt课件
这是由于负摩阻力是由桩周土体的沉降引起。如果桩 群中各桩表由单位面积所分担的土体重量小于单桩的 负摩阻力极限值，将会导致群桩的负摩阻力降低，即 显示群桩效应。
10:42:56
;
18
群桩效应系数的计算〔1）
假设独大单桩位长度的负摩阻力τn由相应
长度范围内半径re形成的土体重量与之等
效：
d n
10:42:56
;
24
10:42:56
;
25
水平承载桩
2. 横向受力桩的承载力确定
理论公式计算 弹性地基梁挠度方程 kh 水平抗力系数 常数法、 m法、k法、c法
静力水平载荷试验
RH为设计值,Hu为横向极限荷载 H 为抗力分项系数
10:42:56
;
26
（1〕基本假设
kh 抗力系数 x kx x
a0
所有土层内摩擦角平均值
G b0 扩散后面积上的重量(矩形)
;
5
(b)
φ 4
a0+2ltan
按照扩散后的面积进行分层总和法计算沉降
F
d
b0
s
m nj
p j1 i1
j ,i hj ,i E sj ,i
s 桩基最终计算沉降量
l
G
m 计算分层数
A’
p0
Esi pi
压缩模量 第i层土的竖向附加应力平
工程实测表明，在可压缩土层lo的范围内， 中性点的稳定深度ln是随桩端待力层的强度 和刚度的增大而增加的，其深度比ln／lo可 按表4-4的经验值取用。
10:42:56
;
15
负摩阻力的计算公式
n
Fn up lni ni i 1
10:42:56
10:42:56
;
18
群桩效应系数的计算〔1）
假设独大单桩位长度的负摩阻力τn由相应
长度范围内半径re形成的土体重量与之等
效：
d n
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;
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;
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水平承载桩
2. 横向受力桩的承载力确定
理论公式计算 弹性地基梁挠度方程 kh 水平抗力系数 常数法、 m法、k法、c法
静力水平载荷试验
RH为设计值,Hu为横向极限荷载 H 为抗力分项系数
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;
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（1〕基本假设
kh 抗力系数 x kx x
a0
所有土层内摩擦角平均值
G b0 扩散后面积上的重量(矩形)
;
5
(b)
φ 4
a0+2ltan
按照扩散后的面积进行分层总和法计算沉降
F
d
b0
s
m nj
p j1 i1
j ,i hj ,i E sj ,i
s 桩基最终计算沉降量
l
G
m 计算分层数
A’
p0
Esi pi
压缩模量 第i层土的竖向附加应力平
工程实测表明，在可压缩土层lo的范围内， 中性点的稳定深度ln是随桩端待力层的强度 和刚度的增大而增加的，其深度比ln／lo可 按表4-4的经验值取用。
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;
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负摩阻力的计算公式
n
Fn up lni ni i 1
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桩基础知识PPT课件
桩径大小无关。
• 一般粘性土中打入桩的临界位移 1~7mm • 砂土中打入桩的临界位移 4~10mm • 非挤土桩的临界位移大于挤土桩的临界位移
因为非挤土作用桩与 周边土体的摩擦作用
较小
桩侧极限摩阻力
✓ 按库仑强度理论表示的桩侧极限摩阻力：
u ca x tana
ca、φa——桩侧表面与桩周土之间的附着力和摩擦角，与土的性质、桩身材料、桩的设置效应
2、单桩竖向承载力的确定原则
按11《建筑地基基础设计规范》，确定单桩竖向极限承载力标准值需满足下列规定： ✓ 单桩竖向承载力特征值 Ra 应通过单桩竖向静载荷试验确定； ✓ 地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯
试验参数确定 Ra 值； ✓ 初步设计时，单桩竖向承载力特征值Ra可按下式估算：
✓设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定； ✓设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件相同的试桩 资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定；其余均应通过单桩静载试 验确定； ✓设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。
静载荷试验是确定单桩竖向承载力的基本标准，其他方法是静载试验的补充。
✓由于Nγ与Nq接近，q且p桩u径b远小cc于N桩c深* h，故桩端1b阻N力的* 理论表q达h式N可q*简化为：
q pu
ccNc*
qhN
* q
桩端阻力深度效应（临界深度）
与桩侧阻深度效应一样，桩端阻也存在深度效应现象。
即当桩端入土深度小于某一临界值hcp时，极限端阻
随深度线性增加，而大于该深度后则保持不变，这一 深度称为端阻的临界深度。
2、按单桩竖向抗压静载试验法确定 ✓ 静载试验装置及方法
• 一般粘性土中打入桩的临界位移 1~7mm • 砂土中打入桩的临界位移 4~10mm • 非挤土桩的临界位移大于挤土桩的临界位移
因为非挤土作用桩与 周边土体的摩擦作用
较小
桩侧极限摩阻力
✓ 按库仑强度理论表示的桩侧极限摩阻力：
u ca x tana
ca、φa——桩侧表面与桩周土之间的附着力和摩擦角，与土的性质、桩身材料、桩的设置效应
2、单桩竖向承载力的确定原则
按11《建筑地基基础设计规范》，确定单桩竖向极限承载力标准值需满足下列规定： ✓ 单桩竖向承载力特征值 Ra 应通过单桩竖向静载荷试验确定； ✓ 地基基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯
试验参数确定 Ra 值； ✓ 初步设计时，单桩竖向承载力特征值Ra可按下式估算：
✓设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定； ✓设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件相同的试桩 资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定；其余均应通过单桩静载试 验确定； ✓设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。
静载荷试验是确定单桩竖向承载力的基本标准，其他方法是静载试验的补充。
✓由于Nγ与Nq接近，q且p桩u径b远小cc于N桩c深* h，故桩端1b阻N力的* 理论表q达h式N可q*简化为：
q pu
ccNc*
qhN
* q
桩端阻力深度效应（临界深度）
与桩侧阻深度效应一样，桩端阻也存在深度效应现象。
即当桩端入土深度小于某一临界值hcp时，极限端阻
随深度线性增加，而大于该深度后则保持不变，这一 深度称为端阻的临界深度。
2、按单桩竖向抗压静载试验法确定 ✓ 静载试验装置及方法
4.5桩的负摩阻力4.6桩的水平
桩在水平荷载下承载能力极限状态：
（1）桩身在水平荷载下破坏。 （2）桩顶水平位移超过建筑物允许变 形值。
H0
H0
(a)
(b)
15
桩水平受荷示意
4.桩基础
4.6 单桩水平承载力
影响桩基水平承载力因素：
桩的断面尺寸、刚度、材料强度、入土深度、
间距、桩顶嵌固程度、土质条件、上部结构水平
位移允许值。
桩的刚度与入土深度的影响 h h
z z
0.0 0.5 1.0
CⅠ ∞ 5.539 0.824
1.8
4.0
-0.665
-0.045
-0.53
-0.011
一般当桩的入土深度达到4.0/α时，桩身的内力及位移
几乎为零，在此深度以下，桩身只需按构造配筋或不配筋。
4.桩基础
4.6 单桩水平承载力
单桩的水平承载力的确定方法有：理论分析、静载试验。
4.桩基础
桩顶水平位移
4.6 单桩水平承载力
桩的无量纲深度不同，桩端约束条件不同，其水平荷载下桩的工作性 状也不同。下表给出了相应的位移系数Ax、Bx值，利用基本表达式即可求 出桩顶位移，或桩顶允许的水平荷载。 各类桩的桩顶水平位移系数 αz 桩端置于土中 Ax 2.4 3.526 Bx 2.327 桩端嵌固在基岩中 Ax 2.240 Bx 1.586
7
4.桩基础
4.5 桩侧负摩阻力
Qn
4.5.2 负摩擦力的计算
Qn-Qs
Qs Nl=Q+(Qn-Qs)
图 中性点位置及荷载传递
O1—中性点 Qn—下拉荷载
b)位移曲线；c)桩侧摩阻力分布曲线；d)桩身轴力分布曲线 Sd—地面沉降；S—桩的沉降；Ss—桩身压缩；Sh—桩底下沉；
（1）桩身在水平荷载下破坏。 （2）桩顶水平位移超过建筑物允许变 形值。
H0
H0
(a)
(b)
15
桩水平受荷示意
4.桩基础
4.6 单桩水平承载力
影响桩基水平承载力因素：
桩的断面尺寸、刚度、材料强度、入土深度、
间距、桩顶嵌固程度、土质条件、上部结构水平
位移允许值。
桩的刚度与入土深度的影响 h h
z z
0.0 0.5 1.0
CⅠ ∞ 5.539 0.824
1.8
4.0
-0.665
-0.045
-0.53
-0.011
一般当桩的入土深度达到4.0/α时，桩身的内力及位移
几乎为零，在此深度以下，桩身只需按构造配筋或不配筋。
4.桩基础
4.6 单桩水平承载力
单桩的水平承载力的确定方法有：理论分析、静载试验。
4.桩基础
桩顶水平位移
4.6 单桩水平承载力
桩的无量纲深度不同，桩端约束条件不同，其水平荷载下桩的工作性 状也不同。下表给出了相应的位移系数Ax、Bx值，利用基本表达式即可求 出桩顶位移，或桩顶允许的水平荷载。 各类桩的桩顶水平位移系数 αz 桩端置于土中 Ax 2.4 3.526 Bx 2.327 桩端嵌固在基岩中 Ax 2.240 Bx 1.586
7
4.桩基础
4.5 桩侧负摩阻力
Qn
4.5.2 负摩擦力的计算
Qn-Qs
Qs Nl=Q+(Qn-Qs)
图 中性点位置及荷载传递
O1—中性点 Qn—下拉荷载
b)位移曲线；c)桩侧摩阻力分布曲线；d)桩身轴力分布曲线 Sd—地面沉降；S—桩的沉降；Ss—桩身压缩；Sh—桩底下沉；
《桩基负摩擦力》课件
数值模拟方法
01 02 03
数值模拟方法概述
除了理论模型外，数值模拟方法也是研究桩基负摩擦力的 有效手段。数值模拟方法可以模拟桩基与土体之间的复杂 相互作用，考虑更多的实际因素，如土体的非线性、桩基 的几何形状和材料属性等。
数值模拟方法的优势
数值模拟方法可以模拟复杂的工况和边界条件，提供更准 确的预测结果。此外，数值模拟方法还可以用于优化设计 ，通过调整桩基的几何形状和材料属性来减小负摩擦力的 影响。
01
通过实验和数值模拟，深入探讨桩基负摩擦力的产生原因和影
响因素，为实际工程应用提供理论依据。
开发新型桩基负摩擦力测试技术
02
Hale Waihona Puke 针对现有测试技术的不足，开发新型、高效、准确的测试方法
，提高测试精度和可靠性。
探索桩基负摩擦力在实际工程中的应用
03
将桩基负摩擦力理论应用于实际工程中，解决实际工程问题，
提高工程安全性和稳定性。
经典理论模型概述
经典理论模型是研究桩基负摩擦力的基础，它基于土壤力学和结构力学的原理，通过建立 数学模型来描述桩基与土体之间的相互作用。
经典理论模型的假设条件
经典理论模型通常假设桩基与土体之间的摩擦力为负，即桩基在土体中受到向上的摩擦力 。此外，模型还假设桩基与土体之间的接触面完全光滑，不考虑桩基表面的粗糙度对摩擦 力的影响。
经典理论模型的适用范围
经典理论模型适用于描述桩基在稳定土体中的负摩擦力行为，尤其适用于土体强度较高、 桩基长度较长的工况。然而，在土体强度较低或桩基长度较短的情况下，经典理论模型的 预测结果可能存在较大误差。
修正理论模型
修正理论模型概述
由于经典理论模型存在一定的局限性，研究者们对模型进行了修正和完善，提出了修正理论模型。修正理论模型考虑 了更多的实际因素，如桩基表面的粗糙度、土体的非线性强度等。
四、关于桩的负摩阻
42
44
38 153
46
40 160
48
41.5 167
50
43 174
34.5 36.5 139 146
0.52 0.48 0.44 0.40 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21 0.19
l0为构件计算长度；b为矩形截面的短边尺寸；r为圆形截面的半径；i为 截面最小回转半径； 构件计算长度l0 ，当构件两端固定时取0.5l；当一端固定一端为不移动 的铰时取0.7l；当两端均为不移动的铰时取l；当一端固定一端自由时取 2l。l为构件支点间长度。
基桩的横向容许承载力将由桩
身材料的抗弯强度或侧向变形条
件决定。
（二）单桩横向容许承载力的确定方法 1.水平静载试验法
获得单桩承载力最可靠的方法
（1）试验装置 （2）试验方法
单向多循环加卸载法 慢速连续加载法 基准柱
静载试验法
百分表：测水平位移
（a）试验装置
千斤顶：加载装置
（1）单轴水平静载试验
分析计算法
2.分析计算法
根据某些假定（后述）而建立的理论（弹性地基梁理论），计算桩在横向荷 载作用下，桩对土的作用力和桩身截面应力，验算桩侧土和材料的强度与稳定 性，从而确定桩的横向容许承载力。
侧向容许土抗力验算
分析计算法
桩与材料截面验算
三、按桩身材料强度确定单桩承载力
– 验算桩身截面强度 。
– 进行桩身压屈稳定的验算 。
3. 中性点位置的确定 中性点位置取决于桩与土的相对位移
产生负摩阻力的范围就是桩侧土层对桩产生
相对下沉的范围。
桩侧土压缩变形大，桩底土坚硬，中性点下 移；反之中性点上移。
负摩擦力
注：1 在同一类土中，对于挤土桩，取表中较大值，对于非挤 土桩，取表中较小值； 2 填土按其组成取表中同类土的较 大值；
4.桩基础
7. 工程中如何减小负摩阻力
对于预制桩可在表面涂上沥青或采用预钻孔法； 对于灌注桩，浇注前在孔壁铺设塑料膜或用高稠
度膨润土（斑脱土）泥浆； 套管法； 对于群桩可采用设置保护桩。 施工中可调整施工顺序如：
砂卵石 侧阻力qsk=80kPa 端阻力qpk=2500kPa
地下水位 10m
10m 2m
4.桩基础
1 对于填土场地，宜先填土并保证填土的密实性， 软土场地填土前应采取预设塑料排水板等措施，待 填土地基沉降基本稳定后方可成桩；
2 对于自重湿陷性黄土地基，可采用强夯、挤密土 桩等先行处理，消除上部或全部土的自重湿陷；
' 1
i 1
mzm
m1
1 2
i
zi
1 810 2
40kPa
'
2
810
1 2
10 6
110kPa
1' p 1 60 40 100kPa
' 2
p
2
60 110
170kPa
负摩阻力标准值：
qsn1 n11 0.3100 30kPa qsk 40kPa,取qsn1=30kPa
桩身负摩阻力的分布与桩周土与桩的相对位移 相关，一般除了支撑于基岩上的非长桩以外，都不 是沿桩身全部分布着负摩阻力。
4.桩基础
se sp ss
ca
S位移
ln 负摩擦区
桩基负摩擦力(方案).ppt
精心整理
4.桩基础
2. 产生负摩阻力的原因 桩周有较大的堆载，引起桩周土的固结； 桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入硬持
力层，土层产生自重固结下沉； 软粘土地区，地下水下降或深基坑开挖降水等
引起桩周土下沉； 黄土中的桩，地基土湿陷作用引起桩周土下沉； 砂土液化和冻土融化。
精心整理
4.桩基础
i
层土平均竖向有效应力；
桩群外围桩自地面算起，桩群内部桩自承台底算起；
—桩周第i 层土平均竖向有效应力；
i i m
—分别为第i 计算土层和其上第m 土层的重度， 地下水位以下取浮重度； —第i 层土、第m层土的厚度；
zi —z地m 面均布荷载。
p
精心整理
4.桩基础
表5.4.4-1
土类 饱和软土 黏性土、粉土
n
Qgn n u qsnili i 1
n
sax
say
/
d
qsn
m
d 4
精心整理
4.桩基础
式中 n —中性点以上土层数；
li —中性点以上第 i 土层的厚度；
n —负摩阻力群桩效应系数； sax 、 say —分别为纵横向桩的中心距；
qsn — o 以上桩周土厚度加权平均负摩阻力标准值； m — o 以上桩周土层厚度加权平均重度。
精心整理
4.桩基础
桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据 工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的 影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定 验算：
对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力 为零，并可按下式验算基桩承载力：
Nk Ra
精心整理
4.桩基础
对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑
4.桩基础
2. 产生负摩阻力的原因 桩周有较大的堆载，引起桩周土的固结； 桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入硬持
力层，土层产生自重固结下沉； 软粘土地区，地下水下降或深基坑开挖降水等
引起桩周土下沉； 黄土中的桩，地基土湿陷作用引起桩周土下沉； 砂土液化和冻土融化。
精心整理
4.桩基础
i
层土平均竖向有效应力；
桩群外围桩自地面算起，桩群内部桩自承台底算起；
—桩周第i 层土平均竖向有效应力；
i i m
—分别为第i 计算土层和其上第m 土层的重度， 地下水位以下取浮重度； —第i 层土、第m层土的厚度；
zi —z地m 面均布荷载。
p
精心整理
4.桩基础
表5.4.4-1
土类 饱和软土 黏性土、粉土
n
Qgn n u qsnili i 1
n
sax
say
/
d
qsn
m
d 4
精心整理
4.桩基础
式中 n —中性点以上土层数；
li —中性点以上第 i 土层的厚度；
n —负摩阻力群桩效应系数； sax 、 say —分别为纵横向桩的中心距；
qsn — o 以上桩周土厚度加权平均负摩阻力标准值； m — o 以上桩周土层厚度加权平均重度。
精心整理
4.桩基础
桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据 工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的 影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定 验算：
对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力 为零，并可按下式验算基桩承载力：
Nk Ra
精心整理
4.桩基础
对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑
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桩身负摩阻力的分布与桩周土与桩的相对位移 相关，一般除了支撑于基岩上的非长桩以外，都不 是沿桩身全部分布着负摩阻力。
.
5
4.桩基础
se sp ss
ca
S位移
ln 负摩擦区
s e 地面土沉降量
s p 桩端的下沉量
s s 任一截面下桩的压缩量
a b 线桩周土的下沉量分布
o bd
lf 正摩擦区 c d 线桩各截面的位移分布
0.7~0.8
0.9
ln / l0
基岩 1.0
注：1 ln , l0 分别为自桩顶算起的中性点深度和桩周软弱土层下限深度；
2 桩穿过自重湿陷性黄土层时，ln 可按表列值增大10％（持力层为基岩除外）；
3 当桩周土层固结与桩基固结沉降同时完成时，取 ln= 0
、
4 当桩周土层计算沉降量小于 20mm 时，ln 应按表列值乘以 0.4~0.8 折减。
桩群外围桩自地面算起，桩群内部桩自承台底算起；
—桩周第i 层土平均竖向有效应力；
i
—分别为第i 计算土层和其上第m 土层的重度，
i m 地下水位以下取浮重度；
—第i 层土、第m层土的厚度；
z i —zm地面均布荷载。
p
.
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4.桩基础
表5.4.4-1
土类 饱和软土 黏性土、粉土
砂土 自重湿陷性黄土
负摩阻力引起基桩的下拉荷载
Q
n g
，并可按下式验
算基桩承载力：
Nk Qgn Ra
注：本条中基桩的竖向承载力特征值 R a 只计
中性点以下部分侧阻值及端阻值。 当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时， 尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算 桩基沉降。
.
11
4.桩基础
1. 5. 负摩阻力的计算 根据大量工程实践和试验表明，贝伦提出的 “有
效应力法” 较为接近实际。我国《建筑桩基技术规范》 （JGJ 94-2008 ）采用该法计算负摩擦力标准值。
.
12
4.桩基础
桩侧负摩阻力及其引起的下拉荷载，当无实测资 料时可按下列规定计算： o 以上单桩桩周第i 层土负摩阻力标准值，可按下
列公式计算：
qsni nii'
当填土、自重湿陷性黄土湿陷、欠固结土层产生固 结和地下水降低时：
' i
'
i
.
13
4.桩基础
当地面分布大面积荷载时：
i' p'i
' i
m i11mzm12izi
q
n si
—第 i 层土桩侧负摩阻力标准值；计算值大于
正摩阻力标准值时，取正摩阻力标准值进行设计；
.
14
4.桩基础
n i —桩周第 i 层土负摩阻力系数，按表5.4. 4-1 取值；
' i
—由土自重引起的桩周第 i 层土平均竖向有效应力；
负摩阻力系数 n n
0.15～0.25 0.25～0.40 0.35～0.50 0.20～0.35
注：1 在同一类土中，对于挤土桩，取表中较大值，对于非挤 土桩，取表中较小值； 2 填土按其组成取表中同类土的较 大值；
.
16
4.桩基础
考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：
n
Qgn n u qsnili i1
变化。实际工程中，我们可以参考《桩基规范》给出的中性点
深度与桩长的比值，表5.4.4-2
.
7
4.桩基础
中性点深度 ln 一般应按桩周土层沉降与桩沉降相 等的条件计算确定，也可参照表 5.4.4-2 确定。
表5.4.4-2
中性点深度
持力层性质 黏性土、粉土 中密以上砂 砾石、卵石
中性点深度比
0.5~0.6
n saxsay/dqm sn d4
.
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4.桩基础
式中 n —中性点以上土层数；
li —中性点以上第 i 土层的厚度；
n —负摩阻力群桩效应系数； sax 、 say —分别为纵横向桩的中心距；
q
n s
— o 以上桩周土厚度加权平均负摩阻力标准值；
m — o 以上桩周土层厚度加权平均重度。
对于单桩基础或按上式计算的群桩效应系数 n
.
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4.桩基础
桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据 工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的 影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定 验算：
对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力 为零，并可按下式验算基桩承载力：
Nk Ra
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4.桩基础
对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑
4.桩基础
4.5 桩的负摩阻力
.
1
4.桩基础
正摩阻力
负摩阻力
桩侧摩阻力示意图
.
2
4.桩基础
1. 桩的负摩阻力概念 正摩阻力：桩相对于周围土向下运动，土对桩
施加向上的摩擦力。这种摩擦力构成了承压桩承载 力的一部分。
负摩阻力：桩相对于周围土向上运动，土对桩 施加向下的摩擦力。这种摩擦力构成了承压桩荷载 的一部分，减少了桩的承载力，还可能引起较大的 沉降。
.
3
4.桩基础
1. 2. 产生负摩阻力的原因
桩周有较大的堆载，引起桩周土的固结； 桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入硬持
力层，土层产生自重固结下沉； 软粘土地区，地下水下降或深基坑开挖降水等
引起桩周土下沉； 黄土中的桩，地基土湿陷作用引起桩周土下沉； 砂土液化和冻土融化。
.
4
4.桩基础
1. 3. 负摩阻力的分布
＞1时，取 =1。
.
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【例题】某端承灌注桩桩径1.0m，桩长22m，桩周土性 参数如图所示，地面大面积堆载 p=60kPa，桩周沉降变 形土层下限深度 20m，试按桩基规范计算下拉荷载标 准值（已知中性点深度 Ln / L0=0.8，粘土负摩阻力系数 取0.3，粉质粘土负摩阻力系数取0.4，负摩阻力群桩效
由相对位移可知，在 o 点以上桩受负摩阻力，在 o 点以下桩受正摩阻力，所以 o 点定义为中性点。
.
6
4.桩基础
+qs -qs
Nz
分析可知：
在 O 点桩的轴力
达到最大，即轴
力分布曲线在该
点的斜率为 0 ，
然后可求出桩身
侧阻力的分布。
关于中性点的位置与桩周土的压缩性、变形条件、土层分
布及桩的刚度等因素有关，较难确定。而且中性点还随时间而
.
8
4.桩基础
1.4. 桩基规范关于桩的负摩阻力的相关规定
下面情况中的桩基，当桩周土层产生的沉降超 过基桩的沉降时，在计算基桩承载力时应计入桩侧 负摩阻力： 桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结 土、液化土层进入相对较硬土层时； 桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大 的长期荷载，或地面大面积堆载（包括填土）时； 由于降低地下水位，使桩周土有效应力增大，并 产生显著压缩沉降时。
.
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4.桩基础
se sp ss
ca
S位移
ln 负摩擦区
s e 地面土沉降量
s p 桩端的下沉量
s s 任一截面下桩的压缩量
a b 线桩周土的下沉量分布
o bd
lf 正摩擦区 c d 线桩各截面的位移分布
0.7~0.8
0.9
ln / l0
基岩 1.0
注：1 ln , l0 分别为自桩顶算起的中性点深度和桩周软弱土层下限深度；
2 桩穿过自重湿陷性黄土层时，ln 可按表列值增大10％（持力层为基岩除外）；
3 当桩周土层固结与桩基固结沉降同时完成时，取 ln= 0
、
4 当桩周土层计算沉降量小于 20mm 时，ln 应按表列值乘以 0.4~0.8 折减。
桩群外围桩自地面算起，桩群内部桩自承台底算起；
—桩周第i 层土平均竖向有效应力；
i
—分别为第i 计算土层和其上第m 土层的重度，
i m 地下水位以下取浮重度；
—第i 层土、第m层土的厚度；
z i —zm地面均布荷载。
p
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4.桩基础
表5.4.4-1
土类 饱和软土 黏性土、粉土
砂土 自重湿陷性黄土
负摩阻力引起基桩的下拉荷载
Q
n g
，并可按下式验
算基桩承载力：
Nk Qgn Ra
注：本条中基桩的竖向承载力特征值 R a 只计
中性点以下部分侧阻值及端阻值。 当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时， 尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算 桩基沉降。
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11
4.桩基础
1. 5. 负摩阻力的计算 根据大量工程实践和试验表明，贝伦提出的 “有
效应力法” 较为接近实际。我国《建筑桩基技术规范》 （JGJ 94-2008 ）采用该法计算负摩擦力标准值。
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12
4.桩基础
桩侧负摩阻力及其引起的下拉荷载，当无实测资 料时可按下列规定计算： o 以上单桩桩周第i 层土负摩阻力标准值，可按下
列公式计算：
qsni nii'
当填土、自重湿陷性黄土湿陷、欠固结土层产生固 结和地下水降低时：
' i
'
i
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4.桩基础
当地面分布大面积荷载时：
i' p'i
' i
m i11mzm12izi
q
n si
—第 i 层土桩侧负摩阻力标准值；计算值大于
正摩阻力标准值时，取正摩阻力标准值进行设计；
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4.桩基础
n i —桩周第 i 层土负摩阻力系数，按表5.4. 4-1 取值；
' i
—由土自重引起的桩周第 i 层土平均竖向有效应力；
负摩阻力系数 n n
0.15～0.25 0.25～0.40 0.35～0.50 0.20～0.35
注：1 在同一类土中，对于挤土桩，取表中较大值，对于非挤 土桩，取表中较小值； 2 填土按其组成取表中同类土的较 大值；
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4.桩基础
考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：
n
Qgn n u qsnili i1
变化。实际工程中，我们可以参考《桩基规范》给出的中性点
深度与桩长的比值，表5.4.4-2
.
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4.桩基础
中性点深度 ln 一般应按桩周土层沉降与桩沉降相 等的条件计算确定，也可参照表 5.4.4-2 确定。
表5.4.4-2
中性点深度
持力层性质 黏性土、粉土 中密以上砂 砾石、卵石
中性点深度比
0.5~0.6
n saxsay/dqm sn d4
.
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4.桩基础
式中 n —中性点以上土层数；
li —中性点以上第 i 土层的厚度；
n —负摩阻力群桩效应系数； sax 、 say —分别为纵横向桩的中心距；
q
n s
— o 以上桩周土厚度加权平均负摩阻力标准值；
m — o 以上桩周土层厚度加权平均重度。
对于单桩基础或按上式计算的群桩效应系数 n
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4.桩基础
桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据 工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的 影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定 验算：
对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力 为零，并可按下式验算基桩承载力：
Nk Ra
.
10
4.桩基础
对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑
4.桩基础
4.5 桩的负摩阻力
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4.桩基础
正摩阻力
负摩阻力
桩侧摩阻力示意图
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4.桩基础
1. 桩的负摩阻力概念 正摩阻力：桩相对于周围土向下运动，土对桩
施加向上的摩擦力。这种摩擦力构成了承压桩承载 力的一部分。
负摩阻力：桩相对于周围土向上运动，土对桩 施加向下的摩擦力。这种摩擦力构成了承压桩荷载 的一部分，减少了桩的承载力，还可能引起较大的 沉降。
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4.桩基础
1. 2. 产生负摩阻力的原因
桩周有较大的堆载，引起桩周土的固结； 桩穿过欠固结的软粘土或新填土进入硬持
力层，土层产生自重固结下沉； 软粘土地区，地下水下降或深基坑开挖降水等
引起桩周土下沉； 黄土中的桩，地基土湿陷作用引起桩周土下沉； 砂土液化和冻土融化。
.
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4.桩基础
1. 3. 负摩阻力的分布
＞1时，取 =1。
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18
【例题】某端承灌注桩桩径1.0m，桩长22m，桩周土性 参数如图所示，地面大面积堆载 p=60kPa，桩周沉降变 形土层下限深度 20m，试按桩基规范计算下拉荷载标 准值（已知中性点深度 Ln / L0=0.8，粘土负摩阻力系数 取0.3，粉质粘土负摩阻力系数取0.4，负摩阻力群桩效
由相对位移可知，在 o 点以上桩受负摩阻力，在 o 点以下桩受正摩阻力，所以 o 点定义为中性点。
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6
4.桩基础
+qs -qs
Nz
分析可知：
在 O 点桩的轴力
达到最大，即轴
力分布曲线在该
点的斜率为 0 ，
然后可求出桩身
侧阻力的分布。
关于中性点的位置与桩周土的压缩性、变形条件、土层分
布及桩的刚度等因素有关，较难确定。而且中性点还随时间而
.
8
4.桩基础
1.4. 桩基规范关于桩的负摩阻力的相关规定
下面情况中的桩基，当桩周土层产生的沉降超 过基桩的沉降时，在计算基桩承载力时应计入桩侧 负摩阻力： 桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结 土、液化土层进入相对较硬土层时； 桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大 的长期荷载，或地面大面积堆载（包括填土）时； 由于降低地下水位，使桩周土有效应力增大，并 产生显著压缩沉降时。