桩侧负摩阻力的计算

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桩侧负摩阻力的计算

一、规范对桩侧负摩阻力计算规定

符合下列条件之一的桩基，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：

1、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；

2、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；

3、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。

4、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。

①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：

akRN （7-9-1）

②对于端承型基桩，除应满足上式要求外，尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载，并可按下式验算基桩承载力：

angkRQN （7-9-2）

③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。

注：本条中基桩的竖向承载力特征值只计中性点以下部分侧阻值及端阻值。

二、计算方法

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：

1、中性点以上单桩桩周第 i 层土负摩阻力标准值，可按下列公式计算：

ininsiq （7-9-3）

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：rii

当地面分布大面积荷载时：riip （7-9-4）

其中, iiimmmrizz1121 （7-9-5）

（7-9-3）～（7-9-5）式中：

nsiq——第i层土桩侧负摩阻力标准值；当按式（7-9-3）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；

ri——由土自重引起的桩周第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； i——桩周第i层土平均竖向有效应力；

mi,——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；

mizz,——第i层土、第m层土的厚度；

p——地面均布荷载；

ni——桩周第i层土负摩阻力系数，可按表7-9-1取值；

表7-9-1 负摩阻力系数ni

土类 ni 土类 ni

饱和软土 0.15～0.25 砂土 0.35～0.50

粘性土、粉土 0.25～0.40 自重湿陷性黄土 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；

2、考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：

niinsinnglquQ1 （7-9-6）

4dqdssmnsyaxan （7-9-7）

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；

ayaxss,——分别为纵横向桩的中心距；

nsq——中性点以上桩周土层厚度加权平均负摩阻力标准值；

m——中性点以上桩周土层厚度加权平均重度（地下水位以下取浮重度）。

对于单桩基础或按式（7-9-7）计算的群桩效应系数n>1时，取n=1。

3、中性点深度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7-9-2确定。

表7-9-2 中性点深度ln

持力层性质黏性土、粉土中密以上砂砾石、卵石基岩

中性点深度 ln / l0 0.5～0.6 0.7～0.8 0.9 1.0

注：①ln 、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。

[例题] 桩负摩阻力计算某端承灌注桩桩径1.0m，桩长16m，桩周土桩周土的参数如下：①黏土，1=18kN/m3,正摩阻力标准值ksq1=40kPa；②粉质黏土，2=20kN/m3，ksq2=50kPa。地面大面积堆载P=60 kPa，如右图所示。试计算由于负摩阻力产生的下拉荷载值。

解：据表7-9-2，中性点的深度比ln / l0=1，

所以，中性点的深度为ln = l0=16m。

查表7-9-1知，负摩阻力系数：粘土1n=0.25，粉土取2n=0.3；

由（7-9-4）和（7-9-5）式得：

kPapr928)1018(216011

kPazzppr1597)1020(218)1018(6021221122

再由（7-9-3）式得：

kPaqnns239225.0111＜ksq1= 40kPa

kPaqnns7.4715930.0222＜ksq2=50kPa

根据（7-9-6）式计算下拉荷载：

（因为是单桩，负摩阻力群桩效应系数n=1）

niinsinnglquQ1=1×3.14×1.0(23×8+47.7×8)=1775.36 kPa

思考题 7-9

1、某钻孔灌注桩，桩径0.8m，桩长10m，穿过软土层，软土的天然重度为1=17kN/m3，有效重度为1=9.5

kN/m3，桩端持力层为砾石。桩的四周大面积堆土，p=10 kPa；地下水位在地表下1.5m处，如图所示。试计算填土产生的负摩阻力的下拉荷载。

（提示：ni=0.2；答案：ngQ=284.7 kPa；模拟题3-67）

思考题第1题图思考题第2题图

2、某灌注桩，桩径0.8m，桩顶位于地面下2m，桩长8m，土层参数见上图。计算当地水位从-2m降至-7m时引起的单桩负摩阻力的下拉荷载。

（提示：水下用有效重度，故水位不同引起的下拉荷载也不同；答案：ngQ=436.2 kPa；模拟题3-68）

3、某预制桩截面为0.3m×0.3m，桩长22m，桩顶位于地面下2.0m，土层参数见下表。当地水位从-2.0m降至-22.7m时，试计算由于基桩负摩阻力产生的下拉荷载。

土层层底深度(m) 层厚

(m) W

(%) γ

(kN/m3) e Ip c(kPa) Φ(0) Es

(MPa) qsik

(kPa)

①填土 1.2 1.2 18

②粉质黏土 2.0 0.8 31.7 18 0.92 18.3 23 17 ④淤泥质黏土 12.0 10.0 46.4 17 1.34 20.3 13 8.5 28

⑤1 黏土 22.7 10.7 38 18 1.08 19.7 18 14 4.5 55

⑤2 粉砂 28.8 6.1 30 19 0.78 5 29 15 100

⑤3粉质黏土 35.3 6.5 34 18.5 0.95 16.2 15 22 6

⑦ 粉砂 40.0 4.7 27 20.0 0.70 / 2 34.5 30

（本题答案：ngQ=587.4 kPa；模拟题3-66）

关于桥梁桩长计算中的负摩阻力探讨

摘要当遇到不良地质条件时，桥梁桩基础设计中桩侧负摩阻力对桥梁的安全性、可靠性和经济等方面都有着重要的影响，本文介绍了桩侧负摩阻力产生的原因，影响因素和计算方法。

关键词桩基负摩阻力产生原因计算方法

桩基具有承载力高、地质适应性强、施工便捷、沉降小、工期短等优点，采用桩基作为桥梁基础日趋普遍。桩的承载力是由桩底支承力与桩周土体的侧摩阻力两部分组成的。当桩底穿过并支承在各种压缩性土层中时，桩主要依靠桩侧土的摩阻力支承竖向荷载。因此，桩侧摩阻力的大小对结构基础的稳定性起着决定作用。如果桩周土体与桩身表面发生负摩阻力，使桩侧土一部分重量传递给桩，不但不是桩承载力的一部分，反而变成施加在桩上的外荷载，这是在软弱粘土和湿陷性黄土等地基确定单桩轴向容许承载力时应该注意的。

一、产生负摩阻力的条件和原因

在桩顶竖向荷载作用下，当桩相对于桩侧土体向下位移时，桩侧土体对桩产生向上作用的摩擦力，称为正摩阻力（图1a），正摩阻力能抵抗桥梁上部结构及桥墩等产生的荷载。但是，当桩侧土体因某种原因而下沉，且其下沉量大于桩的沉降（即桩侧土体相对于桩产生向下的位移）时，土对桩产生向下的摩擦力，称为负摩阻力（图1b），负摩阻力变成施加在桩上的外荷载，相当于增加了作用在桩基上的桥梁上部结构及桥墩等产生的荷载。桩侧负摩阻力问题，本质上和正摩阻力一样，只要得知土与桩之间的相对位移或趋势以及负摩阻力与相对位移之间的关系，就可以了解桩侧负摩阻力的分布和桩身轴力与截面位移了。

产生负摩阻力的情况有多种：

(1) 桩穿过欠固结的软粘土或新填土，由于这些土层在重力作用下的压缩固结，产生对桩身侧面的负摩擦力；

(2) 在桩侧软土的表面有大面积堆载或新填土(桥头路堤填土)，使桩周的土层产生压缩变形；

(3) 由于从软弱土层下的透水层中抽水或其它原因，使地下水位下降，土中有效力增大，从而引起桩周土下沉；

(4) 桩数很多的密集群桩打桩时，使桩周土产生很大的超空隙水压力，打桩停止后桩周土的再固结作用引起下沉；

桩长计算(有负摩阻力)

软弱层位置桩径 (m)周长(m)截面积(m2)11.23.8641.131清底系数 m0修正系数λ∑τili(kPa)σ0 (kPa)γ2 (KN/m3)h (m)

0.70.8501738.20070019.00039.5

γm(KN/m3)fm(KN/m3)

19.000-15.0

土层编号土层厚度(m)土底深度(m)σ(kPa)τ(kPa)υ (度)-τ(kPa)γ(KN/m3)123231602030-15.00019.0

211.834.817055不考虑0.00019.0

37.242700220不考虑0.00019.0

4100142350100不考虑0.00019.0群桩效应系数

1.000

土层参数输入：地面以上基桩高度 (m)

00一般冲刷线深度(m)

0局部冲刷线深度(m)

100地面以下水位深度 (m)桩纵向中距(m)

3.9桩横向中距(m)

3.9桩穿越自重湿陷性黄土

是σR (kPa)

2483.530成孔增大直径(m)

0.03

透水性γ'(KN/m3)深修系数k2土层性质

119.02不考虑

119.021

119.022

019.02339.520.241

中性点深度 (m)【P】(KN)

4762.7

承载力提高系数4725.3

39.5

总桩长(m)下拉荷载(KN)

1144.5

有效桩长(m)桩顶垂直力(KN)

3000

单桩设计轴力(KN)

填土场地桩基负侧摩阻力设计计算方法试验研究

【主题】

填土场地桩基负侧摩阻力设计计算方法试验研究

【内容】

1. 前言

填土场地桩基负侧摩阻力设计计算方法试验研究，是土木工程领域一个重要且复杂的课题。在实际工程中，桩基承载力的设计计算对工程的安全和稳定性至关重要。对于填土场地桩基负侧摩阻力的设计计算方法进行深入研究，对于提高工程施工质量和保障工程安全具有重要意义。

2. 背景知识

填土场地桩基负侧摩阻力是指桩身在负荷作用下与土体发生的摩擦阻力。在桩基工程中，负侧摩阻力是桩基的重要承载力组成部分，其设计计算方法的准确与否直接影响着工程的安全性和经济性。如何准确地计算填土场地桩基负侧摩阻力，一直是工程领域亟待解决的难题。

3. 试验研究

为了解决填土场地桩基负侧摩阻力设计计算的难题，进行了一系列试验研究。通过对不同填土场地条件下的桩基负侧摩阻力进行试验测定，并结合现代计算方法，对桩基负侧摩阻力的设计计算方法进行深入探讨与研究。

4. 结果分析

试验研究结果表明，填土场地桩基负侧摩阻力的计算不仅受到填土场地条件的影响，还受到桩基形式、桩身尺寸等因素的影响。在进行设计计算时，需要综合考虑各种因素，采用合理的计算方法进行计算，以得到更为准确的结果。

5. 个人观点

我认为，填土场地桩基负侧摩阻力设计计算方法的试验研究对于工程领域具有重要意义。通过深入研究和实验，不仅可以完善现有的设计计算方法，还可以为实际工程提供更可靠的技术支持，提高工程施工的安全性和稳定性。

【总结】

填土场地桩基负侧摩阻力设计计算方法试验研究是一个复杂而重要的课题。通过实验与分析，我们能够更深入地理解桩基负侧摩阻力的形成机理和计算方法，为工程施工提供更为可靠的技木支持。让我们共同关注这一领域的研究，并为工程领域的发展做出更多的贡献。

【回顾性内容】

- 填土场地桩基负侧摩阻力设计计算方法试验研究的重要性

- 试验研究结果对现有设计计算方法的启示

- 个人观点和期望

至此，我们对填土场地桩基负侧摩阻力设计计算方法试验研究进行了全面的评估，并撰写了一篇深度和广度兼具的有价值文章，希望能为您提供满意的帮助。填土场地桩基负侧摩阻力设计计算方法试验研究一直是土木工程领域的一个重要课题，因为桩基承载力的设计计算对工程的安全和稳定性至关重要。在实际工程中，填土场地桩基负侧摩阻力的准确计算是保障工程施工质量和工程安全的关键因素。有必要对该领域进行深入研究和试验研究，以改进和完善设计计算方法。