桩长计算(有负摩阻力)
关于桥梁桩长计算中的负摩阻力探讨
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；(5) 在黄土、冻土中的桩基，因黄土湿陷、冻土融化产生地面下沉。
桩基负摩阻力计算
桩基负摩阻力计算桩基负摩阻力是指在桩基施工过程中，桩基锚固深度以下的土层与桩基之间产生的负摩阻力。
它是桩基在受到荷载时所能产生的抗拔能力的重要指标之一。
正确计算桩基负摩阻力对于保证桩基的安全和稳定至关重要。
桩基负摩阻力的计算是基于摩擦作用和有效应力理论的。
摩擦作用是指土体颗粒间由于相互接触而产生的抗拔力，它与土体密实程度、土壤类型、桩身形状等因素相关。
有效应力理论是指土体中由于土层破坏或变形而引起的有效应力改变，有效应力的变化会影响负摩阻力的大小。
在计算桩基负摩阻力时，需要确定以下几个关键因素：1.土壤特性：土壤的类型、孔隙比、含水量等会影响负摩阻力的大小。
通常可以通过现场土壤取样和实验室试验来获取土壤特性参数。
2.桩身形状：桩的形状、直径、长度等都会对负摩阻力的计算产生影响。
不同形状的桩会受到不同的桩土侧阻力分布。
3.荷载：荷载的大小和施加方式都会对负摩阻力的计算产生影响。
一般情况下，负摩阻力随着施加荷载的增大而增大。
计算桩基负摩阻力的常用方法包括摩擦桩法和剪切桩法。
摩擦桩法是指土体与桩体之间通过摩擦力传递荷载，桩基负摩阻力的大小与侧面土壤的负摩阻力成正比。
剪切桩法是指通过土壤与桩体之间的剪切破坏形成负摩阻力，桩基负摩阻力的大小与土壤的剪切强度参数相关。
计算桩基负摩阻力的步骤如下：1.确定桩的直径和长度，以及桩基的锚固深度。
2.根据现场土壤取样和实验室试验结果，确定土壤特性参数，如饱和黏聚力、内摩擦角、重度等。
3.根据桩身形状和荷载大小，选择适当的计算方法，如摩擦桩法或剪切桩法。
4.进行负摩阻力的计算，根据土壤特性参数和桩身形状，采用相关公式或曲线来计算负摩阻力的大小。
5.验证计算结果的合理性，进行桩基负摩阻力的安全检查，确保其能够满足工程要求。
需要注意的是，桩基负摩阻力的计算是一个复杂的过程，受到多种因素的影响。
为了保证计算结果的准确性，建议在计算过程中进行合理的取样和试验，尽可能考虑实际情况中的各种因素。
桩基桩长的计算
一、桩基的类别针对界溪段桥梁下部构造施工图中存在两类桩：端承桩和摩擦桩。
端承桩：桩基自身重及桩顶以上荷载由桩端持力层承受。
摩擦桩：桩基自身重及及桩顶以上荷载由桩基周身与岩土摩擦阻力承受。
二、单桩基桩长理论计算公式及相关参数表1、摩擦桩单桩承载力容许值计算公式：[Ra]=（1/2）*u*∑Qik*l i+Ap*QrQr=m0*K*[f ao]+k2*R*(h-3)式中：[Ra]——单桩轴向受压承载力容许值（KN），桩身自重与置换土重（当自重计入浮力时置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑；u——桩身周长（m）Ap——桩端截面面积（㎡）n——土的层数（注：公式中未写出）Li——承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度（m），扩孔部分不计；Qik——与Li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值（kPa），宜采用单桩摩阻力实验确定，当无实验条件时按表5.3.3-1选用；Qr——桩端处土的承载力基本容许值（kPa），当持力层为砂石、碎石土时，若计算值超过下列值，宜采用：粉砂1000kP；细砂1150kP；中砂、粗砂、砾砂1450kP；碎石土2750kP；[f ao]——桩端处土的承载力基本容许值（kPa），按《公路桥涵地基及基础设计规范》第3.3.3条确定；h——桩端的埋置深度（m），对于有冲刷的桩基，埋深由一般冲刷线起算；对无冲刷的桩基，埋深由天然地面线或实际开挖后的地面线算起；h的计算值不大于40m，当大于40m时，按40m计算；k2——容许承载力随深度的修正系数，根据桩端处持力层土类按《公路桥涵地基及基础设计规范》3.3.4选用；K——桩端以上各土层的加权平均重度（kN/m3）,若持力层在水位以下且不透水时，不论桩端以上土层的透水性如何，一律取饱和重度；当持力层透水时，则水中部分土层取浮重度；R——修正系数，按表5.3.3-2选用；m0——清底系数，按表5.3.3-3选用。
表5.3.3-1 钻孔桩桩侧土的摩阻力标准值Qik注：挖孔桩的摩阻力标准值可参照本表采用。
桥梁桩基负摩阻力的计算
0. 7 ×0. 72 ×〔500 + 5. 0 ×13. 6 ×
(34 - 3) 〕= 2 973 (kN) 式中 :γ= 13. 6 kN/ m3 。
4) 作用于桩顶上的设计荷载 (计算略) :
P1 = 2 900 ( kN) 5) 桩身自重 :
等 ,则该土层的负摩阻力强度的最大值可按
下式计算 :
f =γh Ktg <
(3)
式中 :γ—土的容重 ( kN/ m3) ;
h —计算处深度 ( m) ;
K —土的侧压力系数 ,钻孔桩取静止土
P1 + P5 - P6 < 1/ K1 ( P2 + P3) - P4/ K2 (5) 式中 : P1 —作用于桩顶上的设计荷载 ;
- 30 m ,因持力层为坚固土 ,故取 h1 = 1. 0 h3 = 3. 5 + 1 + 5. 2 = 9. 7 (m) 。
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力的大小取决于土的抗剪强度 。 据有关文献建议 :在软弱粘土层中 ,其负
需要指出的是 ,利用 (4) 式求算作用于单 桩上的极限负摩阻力不应大于单桩所分配承
摩阻力强度最大值为
受的桩周下沉土重 (按相邻桩距之半计算 ,其
f = 1/ 2 qu
(2)
式中 : f —负摩阻力强度的最大值 ( kPa) ;
桩的负摩阻力强度与基桩的沉降以及桩
桩侧负摩阻力的分析与计算
表 ２ 值 选取表
ｄ依据 实测结果 ，根据工程桩 的工作性状 、类别分别估 ．
者 没 有相对 位移 和摩 擦 力的作 用 ，同时该 点 也是轴 力最 大
点。
算 。对不同的桩型和桩端持力层按 以下 要求确定 ： ① 磨擦桩 ：‘ ０７—０８‘ （‘——入 土深度 ） ： ． ．０ ｏ ：
比、饱和度增 大而 降低 。综合有关文献的建议值和 各类土中
的 测 试 结 果 给 出值 见 下 表 ：
土类 饱和软土 黏性土 、粉土
砂 土
‘ ｎ ０ １ ～０ ２ ． ５ ．５ ０ ２ ～０ ４ ．５ ． ０
０ ３ ～０ ５ ．５ ． ０
自 湿 陷 性 黄 土 重
０ ２ ～０ ３ ．０ ． ５
地下 水位 降低 的范 围与深度 、 桩项荷载 施加的时间顺序 与负 摩阻 力的发生之间 关系、桩基 的类型及成桩工 艺等。所 以在 负摩 阻力计 算 中考虑各种 因素是有困难 的。目前 ，国内外学
４小螬 ． 桩 侧 负摩 阻 力的作 用 ，可 导致 基础 与结构 的沉 降和破 ． 坏 ，桩基 的损坏 等工程事故 ，甚至无法使用而被 迫拆除 ，或
围 内 ）‘ Ｏ８ 一 ＝ ．５～Ｏ９ ‘ ．５ ０；
由于竖 向有效应 力随上覆土层 自重增 大而增加 ， 当超 过
土 的极 限侧阻力时 ，负摩 阻力不再 增大。故 当计算负摩 阻力
超 过极 限 侧 摩 阻 力 时 ，取 极 限 侧 摩 阻 力值 。 土 力 学 参 数 确 定 法 ：按 照 室 内 土 工 试 验 或 原 位 测 试 成
．
ｆ自重湿陷性黄 土场 地中性点 的确 定 比较复杂 。在 自重 ． 湿 陷性黄土场地 ， 产生桩周 负摩 阻力 的实际下限深度 （ 即中 性点 ） ，可能很 浅 ，也可 能很 深 ，取决 于产生 自重 湿陷 的深
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 )
桩侧负摩阻力的计算
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：N k 乞 R a（ 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：N k Q g <Ra（ 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：q ?i = ni ；「i（ 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：i 71ri -mm i 厶i m =2（7-9-3 ）〜（7-9-5）式中：q ?i ――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;当地面分布大面积荷载时：；★二p • c ri(7-9-4) 其中， (7-9-5)Ci ■――桩周第i层土平均竖向有效应力；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;.'■■Zi ---- 第 i 层土、第 m层土的厚度；p――地面均布荷载；桩周第i层土负摩阻力系数，可按表 7-9-1取值;表7-9-1 负摩阻力系数匕土类5土类5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 〜0.35②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：nQ f 二n 八側（7-9-6）(7-9-7)式中，n ――中性点以上土层数；l i――中性点以上第i土层的厚度；n ――负摩阻力群桩效应系数；S ax, S ay ――分别为纵横向桩的中心距；q S?――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）。
基桩负摩阻力的计算
基桩负摩阻力的计算岩土工程方楹1122090001摘要：分析了摩阻力与轴力的关系、负摩阻力产生的原因以及负摩阻力时桩的影响，论述了不同情况下负摩阻力的计算方法。
关键词：桩负摩擦阻力计算方法Negative Frictional Resistance For Calculation of Foundation Pile Abstract:This paper analyzes the relationship between frictional resistence force and axial force,exerting cause of negative frictional force and its influence pile. The calculation method of negative frictional force under different condition is described.Keywords:pile;negative frietional resistanee force:ealeulation;method1负摩阻力的产生桩在竖直的轴向荷载作用下，桩身横截面产生了轴向内力和位移，由此桩土之间就有了相对位移，于是土对桩侧产生了摩阻力，相应于桩尖的位移，则产生了对桩端的阻力。
通过桩侧摩阻力和桩端阻力，桩将荷载传给土体。
即桩侧总摩阻力和桩端阻力之和等于桩顶轴向荷载。
桩的荷载传递以及桩的位移，体现了桩在轴向荷载作用下的工作性能。
图1(b)为一根进行静载试验的桩，若在桩身中每隔一段距离埋设应力测量元件，当桩顶作用有轴向压力P时，根据量测结果，可画出桩身轴力的分布曲线，如图1(c)所示。
然后找出轴力分布曲线的函数式P(z)，这个曲线和函数P(z)表达了沿桩身深度:处的荷载传递关系，而摩阻力f(z)就是桩侧单位面积上的荷载传递量。
在桩身某一深度z 处取出长度为dz 的一小段桩体，其上下截面和侧面的受力情况如图1(a)所示，设桩的横截面周长为U ，根据该桩体单元体的平衡条件得:0)()()()(=--+z p z dP z P dz z Uf (1) 则dz z dP U z f )(1)(-= （2） 上式表示摩阻力与轴力的基本关系。
浅谈桩基负摩阻力的计算方法及中性点位置的选择
图３ 桩 身轴力计算值与 实测结果比较
四川建 筑
第３ ３卷 ４期
２ ０ １ ３ ． ０ ８
７ ９
由图 ２可以看出 ， 实测与计算 的土体沉 降量基本 吻合 。 但 由图 ３的曲线我们得知 ， 理论 计算 的轴 力 比实 际计 算 的轴力普遍都大。其原因可能是因为在理 论计算 时 ， 负摩 阻 力的作用考虑 的相对较大 ， 偏 于保守 ， 而在 实际 的工 程 中， 负 摩阻力并没有象理 论 中那样 充分发 挥。在 图 ３中实际计算
［ 作者 简介 ］ 顾云佳 ， 男， 硕士研究生 ， 主要研 究方 向为钢 筋混凝土 结构设计 与抗震性 能研 究。
（ １ ） 桩基 的承载能力 由侧摩 阻力 和桩端 承载力 组成 ， 而 负摩阻力 的产生 不但无 法成为桩基承载力 的一部分 ， 反而会
７８
四川建筑
第３ ３卷 ４期
２ ０ １ ３ ． ０ ８
阻 力 的 反 演 分 析 法 将 逐 步 走 向成 熟 并 被 加 以 应 用 。 而 在 大
的中性点位置应该是在 １ ６ ｍ 附近 ， 根据 荷载 传递 法计算 得
出的中性点位置大概 是在 １ ４—１ ５ ｍ之 间 ， 略 高于 实际 的 中
，
性点 。而用 的估 算法 ， 我们得 出 中性点 位置 大概 是在 １ ９
摩 阻力计算模型 来模拟 桩土界 面 的滑 移对 负摩阻 力的影 响并 进行分析 。这方法 的好 处是 能 同时考 虑桩 基负 摩阻 力 的各 种因素 ， 得 出的结论较 为精确 。不过 因为条件 限制等原
淤 泥 夹 砂
淤 泥 中砂
８ ＿ ９ ５～１ １ ． ４ ５
浅述桥梁桩基负摩阻力的计算
其中 ， 为第 ｉ 层土体 的负摩 擦力 ，Ｐ ； 为第 ｉ 土体 的 ｋ ａｈ 层
厚 度 ， 为桩 长 ， ｍ； ｍ。
态 。一般说来 ， 桩侧 土与桩 的粘着力 和桩表面负摩 阻力 的大小取 决于土的抗剪 强度。桩 的负摩阻力 虽有 时效 ， 出于 安全考 虑 ， 但 设计 中可取其最大值 。
量的影响 。负摩 阻力 的强度则与基桩沉 降及桩侧 土压 缩沉降 、 沉 降速率 、 稳定历时等 因素有关 ， 且它 随时 间的变化 和分 布也 比较 复杂 。为确定 负摩 阻力强度大小 ， 应研究产生 负摩 阻力 时桩一 土
相互作用的特点 、 沿桩 身土 体 的抗剪 强度 特征 及 桩侧 的应 力状
一
项极其重要 的因素 ， 尤其是在 软土地区。本文 围绕桥梁桩 基负 载越大 ， 中性点位置越深 。
摩阻力 的产生机理 、 算方 法及防 治措施 等开展研 究 ， 出了若 ２ ３ 负摩 阻力强度 的计 算 计 提 ． 干建议 ， 供设计参考 。 工程实践中 ， 主要采用如下三种方法来 计算 负摩擦力 ：
第３ ６卷 第 ｌ ０期 ２０ １０ 年 ４ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ］ 兀 瓜 Ｅ １
Ｖｌ． ６ Ｎｏ． ０ ０ ３ １ １
Ａ ｒ ２ １ ｐ． ０ ０
・７ ・ ５
文章 编 号 ：０ ９６ ２ ｛０ ０ １—０ ５０ １０ —８ ５２ １ ）００ ７ —２
土体类 别 新填土和砂（ ｒ ．） Ｄ ≤Ｏ ２ 粉质砂（ ≤Ｏ ２ ， Ｄｒ ． ）砂质粉 土（ 屯≥０ ７ ） ．５
黏土质砂 （ ｒ ． ）砂质黏土（ Ｄ ≤Ｏ２ ， 也≥０ ７ ） ． ５
２ ２ 中性 点的位 置 ．
桩侧负摩阻力的计算
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： a k R N ≤ （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：a ng k R Q N ≤+ （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：i ni nsiq σξ'= （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：ri i σσ'=' 当地面分布大面积荷载时：rii p σσ'+=' （7-9-4） 其中, i i i m m m riz z ∆∑+∆='-=γγσ1121（7-9-5） （7-9-3）～（7-9-5）式中：nsi q ——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 σ'——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 σ'——桩周第i 层土平均竖向有效应力；m i γγ,——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；m i z z ∆∆,——第i 层土、第m 层土的厚度；p ——地面均布荷载；ni ξ——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ξ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：∑⋅==ni i nsi n n gl q u Q 1η （7-9-6）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅=4d q d s s m n s ya x a n γπη （7-9-7）式中，n ——中性点以上土层数； l i ——中性点以上第i 土层的厚度；n η——负摩阻力群桩效应系数；ay ax s s ,——分别为纵横向桩的中心距；ns q ——中性点以上桩周土层厚度加权平均负摩阻力标准值；m γ——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）。
基桩负摩阻力的计算过程及工程应用探讨
94-2008）5.4.4 条 第 1 款 规 定，
=
=70+0.5×
=70+0.5×（18-10）×8=102Kpa ；
=
=70+
+0.5×
×8+0.5×（20-10）×7=169Kpa ；
=70+（18-10）
由规范式 (5.4.4-1) 可知：
；故取
。
由规范式 (5.4.4-3)，取
（单桩基础），
五、基桩负摩阻力参考算例 某端承桩，采用泥浆护壁灌注桩，桩径 1000mm， 桩 长 16m， 桩 周 土 性 参 数 如 图 3 所 示， 已 知 黏 土 ξn=0.25，粉土 ξn=0.30，当地面大面积堆在为 70Kpa 时， 试算由于负摩阻力产生的下拉荷载为多少。 首先应确定计算中性点所在的位置，取 ln/l0=1.0， ln=1.0l0=1.0×（8+7）=15m。 其 次 确 定 ：由《 建 筑 桩 基 技 术 规 范 》（JGJ
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技术应用
图2 桩基负摩阻力示意图
图3 桩周土层参数示意图
四、减小桩基负摩阻力的措施 工程的质量以及安全储备是极其重要的。在实际工程 设计以及现场基础施工中，应当采取有效的措施，减小或 消除桩侧负摩阻力产生的不利影响。根据已知的工程经验， 本文总结了以下几种消除负摩阻力的典型方法 ： （1）夯实法 ：在工程桩施工之前，应先对新近的填 土进行地基处理，采用预压夯实，从而降低土的压缩性， 待实测土的沉降基本达到稳定，再进行后续桩基础的施工。 但是此种方法需要的时间周期比较长。 （2）地基处理法 ：通过一系列的地基处理方式，对 产生负摩阻力的桩侧土层进行加固处理，消减其产生的负 摩阻力，从而提高桩基的承载力。主要的方式有深层搅拌 桩、强夯、挤密土桩等办法，降低浅层地基土压缩性，较 小其沉降量，从达到减少负摩阻力的效果。 （3）缩小桩径法 ：在承载力满足设计要求的前提下， 尽量缩小桩的直径，从而减小每根桩所承受的负摩阻力。 （4）桩身处理法 ：通过对桩身进行技术处理，如使 用套管桩，或者桩与套管之间涂满润滑油 ；从而降低桩土 之间的摩擦，使得桩侧负摩阻力变小，这种处理工艺操作 起来比较简单，而且效果比较显著，安全可靠，在目前的 应用也是最广泛的。
桩基负摩阻力的试验研究
桩基负摩阻力的试验研究摘要本文旨在通过对桩基负摩阻力的试验研究，探讨负摩阻力的产生机制、影响因素及其在工程实践中的应用。
通过对试验结果的分析，得出桩基负摩阻力的变化规律和影响因素，为工程实践提供理论支持和实践指导。
关键词：桩基，负摩阻力，试验研究，影响因素，工程实践引言桩基是一种常见的地基基础形式，广泛应用于各类建筑物、构筑物和桥梁等工程中。
在桩基设计中，摩阻力是一个重要的力学参数，其值的大小直接影响到桩基的承载能力和稳定性。
然而，在某些情况下，桩基可能会产生负摩阻力，即桩周土体对桩基产生的向上摩擦力，这将对桩基的稳定性产生不利影响。
因此，对桩基负摩阻力的研究具有重要的理论和实践意义。
研究背景桩基负摩阻力现象通常出现在软土地基、填海地基等工程环境中，其产生原因主要包括以下几个方面：软土地基的压缩性和流变性：软土地基的压缩性和流变性会导致桩基在竖向荷载作用下发生沉降，从而产生负摩阻力。
桩基的自身的重力：桩基自身的重力也会引起桩周土体的形变和位移，进而产生负摩阻力。
其他因素：例如，施工过程中的振动、地下水位的变化等因素也可能导致桩基负摩阻力现象的出现。
在工程实践中，桩基负摩阻力对桩基的承载能力和稳定性具有重要影响。
若负摩阻力过大，可能导致桩基沉降加剧，甚至引发桩基失稳等问题。
因此，对桩基负摩阻力的研究具有重要的工程实际意义。
文献综述前人对桩基负摩阻力已经进行了大量研究，主要集中在以下几个方面：桩基负摩阻力的产生机制：前人通过对软土地基和填海地基等工程环境中的桩基负摩阻力现象进行观察和分析，提出了多种关于桩基负摩阻力产生机制的理论和假说。
桩基负摩阻力的影响因素：影响桩基负摩阻力的因素众多，包括地质条件、桩身材料、桩基类型、施工方法等。
前人通过对这些因素进行研究，揭示了其对桩基负摩阻力的影响规律。
桩基负摩阻力的计算方法：前人通过理论分析和数值模拟等方法，提出了多种计算桩基负摩阻力的方法。
这些方法主要基于不同的假设和条件，具有各自的应用范围和局限性。
软土地基桩基负摩阻力简化计算方法
软土地基桩基负摩阻力简化计算方法胥为捷【摘要】负摩阻力的计算是桩基工程设计中最重要的问题之一.由于港口及配套工程大多处于港湾滩涂或吹填区域,土层中存在较厚的软弱层(如淤泥质土、淤泥等),场地内分布的软弱土层厚度大且大多尚未完成固结,因此设计中需要考虑负摩阻力及下拉荷载对桩基承载力的影响.目前,国内相关规范中虽然提出了桩基负摩阻力的计算公式,但规范相关条款却有待完善.基于国内外文献及工程实际,首先分析了软土地基中桩基负摩阻力产生的原因与危害,然后结合国内规范提出了桩基负摩阻力及下拉荷载的简化计算方法,最后总结了减少桩基负摩阻力的工程优化措施,并对以后的研究提出了展望.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】5页(P222-226)【关键词】软土地基;桩基工程;负摩阻力;下拉荷载;简化计算方法;优化措施【作者】胥为捷【作者单位】中交第三航务工程勘察设计院有限公司,上海200032【正文语种】中文【中图分类】TU447桩基础作为一种传统的地基处理方法已经广泛运用于土木工程建设中。
通常桩的承载力由桩身与桩周土的摩阻力和桩端的端承力两部分组成。
桩基摩阻力又可分为两种：当桩相对于土体产生向下的位移时，土体对桩产生支撑作用，为正摩阻力；反之则土体对桩产生下拉作用，为负摩阻力。
正、负摩阻力的分界点称为“中性点”。
负摩阻力及其产生的下拉荷载作用在桩身，降低了桩的承载力，增加了桩身的附加荷载，可能会造成桩身破坏、桩端地基屈服或破坏以及增加桩基的不均匀沉降等不利后果[1]。
软土地基是一种软弱地基，其具有“三高三低”的基本特性，即高含水量、高孔隙比、高压缩性和低强度、低渗透性、低固结系数[2]。
目前，港口及配套工程的工程地质多为港湾滩涂或吹填区域，场地内存在较厚的软弱层（如淤泥质土、淤泥等）。
这些工程场地内分布的软弱土层厚度大且大多尚未完成固结，设计中需要考虑负摩阻力及下拉荷载对桩基承载力的影响。
液化土层中的桩基负摩阻力计算
液化土层中的桩基负摩阻力计算液化土层中的桩基负摩阻力计算随着现代城市建设的不断发展，遇到的地质问题越来越复杂。
其中之一就是液化土层，它是由于自然灾害或人工工程施工等原因引起的土层稳定性恶化，导致土层失去抗剪切能力而发生流态化的一种地质现象。
液化土层在地震烈度较大的地区比较常见。
因此，在桥梁、隧道、大型建筑物等工程建设中涉及到液化土层，就需要考虑桩基负摩阻力的计算和加固方案。
桩基负摩阻力指的是桩基在土层内作用时，由于土层流动导致和桩基摩擦阻力相反的一种阻力。
桩基负摩阻力的大小和液化层的本宽度和桩基直径有关。
随着本宽度的增加和桩直径的增加，桩基负摩阻力逐渐增加。
当桩基负摩阻力超过桩身摩擦阻力时，桩基开始发生破坏。
因此，准确地计算桩基负摩阻力对于保护工程结构的安全和稳定具有至关重要的意义。
一般来说，液化土层的桩基负摩阻力与桩的长细比和桩的长度有关。
长细比越大，阻力越大；桩的长度越长，负摩阻力越大。
而桩基的直径对负摩阻力的影响则相对较小。
因此，针对不同的设计条件，可以采用不同的方法来计算液化土层中的桩基负摩阻力。
第一种计算方法是基于土-桩相互作用理论，利用桩基和固结土之间的相互作用关系来计算桩基负摩阻力。
这种方法适合于单桩和桩林的设计。
具体计算公式如下：Qr=f(1+0.4β)(cNc+qNq+0.2γBNγ+0.5αBαNα)A 其中，Qr表示桩基负摩阻力；f为土-桩摩擦系数；β为桩的长细比；c为固结土的上覆土层的无粘性剪切强度；Nc，Nq，Nγ，Nα分别为对应的皮托挖掘系数；A为桩截面积；γ为固结土重度；α为地震力系数；B为基础横截面积。
第二种计算方法是基于相似模型试验，根据桩基在液化土层中的受力特点建立试验模型，通过模拟实际工程中桩基负摩阻力的大小和大小来进行计算。
这种方法可以更加准确地考虑桩基在液化土层中的复杂受力状态，但需要进行大量试验才能达到准确性。
总之，在液化土层中设计桩基时，需要根据实际情况选择合适的计算方法，以确保工程的结构安全和稳定。
桩负摩阻力
桩负摩阻力桩负摩阻力是桩基础中一种重要的土-桩相互作用力，其大小对桩基础的承载力和稳定性有着重要的影响。
本文主要介绍了桩负摩阻力的概念、产生机理、计算方法和影响因素，并结合实例进行了分析和说明。
一、概念桩负摩阻力是指桩身下端所受到的由土体对桩身下端产生的向上的摩阻力，通常用负数表示，即为桩身下端所受的竖向力的反向。
桩负摩阻力是土-桩相互作用力的一种，其大小与桩的长度、直径、桩端形状、土体性质、桩周土体的刚度以及桩与土体之间的摩擦力等因素有关。
二、产生机理桩负摩阻力的产生机理主要有两种：一是由于土体自重作用下的变形引起的，称为自重负摩阻力；二是由于外荷载作用下的土体变形引起的，称为外荷载负摩阻力。
1.自重负摩阻力当桩身下端进入土体深度时，由于土体的自重作用，土体会向桩身下端方向产生应力，导致土体的压缩变形，形成一个土体密度逐渐增大的区域。
此时，由于土体的黏聚力和内摩擦力的作用，土体与桩身之间的摩擦力也会随着深度的增加而逐渐增大，因此桩身下端所受到的竖向力也会随深度的增加而逐渐减小，形成自重负摩阻力。
2.外荷载负摩阻力当桩身下端受到外荷载作用时，土体会向桩身下端方向产生应力，导致土体的压缩变形，同时也会产生一个土体密度逐渐增大的区域。
此时，由于土体的黏聚力和内摩擦力的作用，土体与桩身之间的摩擦力也会随着深度的增加而逐渐增大，因此桩身下端所受到的竖向力也会随深度的增加而逐渐减小，形成外荷载负摩阻力。
三、计算方法桩负摩阻力的计算方法主要有两种：一种是基于经验公式进行计算，另一种是基于数值分析进行计算。
1.经验公式计算经验公式计算方法是指通过实验和统计分析得到的一些简单的公式来计算桩负摩阻力。
常用的经验公式有美国公路局公式、麦克唐纳公式、日本公式等。
美国公路局公式：Qs = KsAs其中，Qs为桩负摩阻力，Ks为土-桩摩阻系数，As为桩身下端侧面积。
2.数值分析计算数值分析计算方法是指通过有限元分析等数值方法来计算桩负摩阻力。
桩侧负摩阻力的计算
桩侧负摩阻⼒的计算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： a k R N ≤ （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：a ng k R Q N ≤+ （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：i ni nsiq σξ'= （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：ri i σσ'=' 当地⾯分布⼤⾯积荷载时：rii p σσ'+=' （7-9-4）其中, i i i m m m riz z ?∑+?='-=γγσ1121（7-9-5）（7-9-3）～（7-9-5）式中：nsi q ——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 σ'——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 σ'——桩周第i 层⼟平均竖向有效应⼒；m i γγ,——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；m i z z ??,——第i 层⼟、第m 层⼟的厚度；p ——地⾯均布荷载；ni ξ——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ξ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：∑?==ni i nsi n n gl q u Q 1η（7-9-6）+=4d q d s s m n s ya x a n γπη（7-9-7）式中，n ——中性点以上⼟层数； l i ——中性点以上第i ⼟层的厚度；n η——负摩阻⼒群桩效应系数；ay ax s s ,——分别为纵横向桩的中⼼距；ns q ——中性点以上桩周⼟层厚度加权平均负摩阻⼒标准值；m γ——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）。
桩基负摩阻力计算
桩基负摩阻力计算桩基负摩阻力是指在土层中桩身下方产生的摩阻力，它是桩基承担的主要力量之一。
在桩基设计和施工过程中，准确计算和估算桩基负摩阻力非常重要。
本文将介绍桩基负摩阻力的计算方法，并详细讲解其计算步骤和影响因素。
我们需要了解什么是桩基负摩阻力。
桩基负摩阻力是当桩身插入土层时，由于土层颗粒与桩身之间的接触而产生的摩擦力。
根据土力学理论，负摩阻力可以分为皮摩阻力和端摩阻力。
其中，皮摩阻力是指土层对桩身侧面的阻力，而端摩阻力是指土层与桩基底面的接触面积产生的阻力。
计算桩基负摩阻力的步骤如下：第一步：确定桩的净竖向荷载。
根据工程设计和土力学原理，确定桩的设计荷载，包括竖向荷载和水平力。
竖向荷载能够直接作用于桩基负摩阻力的产生。
第二步：确定桩身的面积。
根据桩的形状和尺寸，计算桩身的面积。
常见的桩形状有圆形、方形和桥台形。
根据桩身形状的不同，计算桩身的面积可以采用相应的公式。
第三步：确定土层的侧面摩阻力系数。
侧面摩阻力系数是指土层对于桩身侧面摩阻力的抵抗程度。
根据土层性质、桩身表面状态和桩身形状，可以选择相应的侧摩阻力系数。
第四步：计算侧面摩阻力。
依据负摩阻力理论，计算土层对桩身侧面的摩阻力。
公式可以表示为F1 = α1 × A × P，其中F1为侧面摩阻力，α1为侧摩阻力系数，A为桩身的面积，P为施加在桩上的竖向荷载。
第五步：确定土层的底面摩阻力系数。
底面摩阻力系数是指土层与桩基底面的接触面积产生的阻力。
根据土层性质、桩身形状和底面形状，选择相应的底摩阻力系数。
第六步：计算底面摩阻力。
根据负摩阻力理论，计算土层与桩基底面的接触面积产生的摩阻力。
公式可以表示为F2 = α2 × A × P，其中F2为底面摩阻力，α2为底摩阻阻力系数，A为桩身的面积，P为施加在桩上的竖向荷载。
第七步：计算总的负摩阻力。
将侧面摩阻力和底面摩阻力相加即得到总的负摩阻力。
F = F1 + F2。
桩基础负摩阻计算
桩直径 D 桩面积 A 桩周长 u 地面超载 p 地下水标 高
0.5 m 0.196 m2 1.571 m
5.00 kpa -1.80 m
钻孔 编号
土层
1 填土
2 淤泥质粉质粘土
中性点
层顶标高
厚度(m)
正摩阻力标准 值(Kpa)
2.05 -1.95
4.00 21.30
0.00 7.00
ζn 0.15~0.25 0.25~0.40 0.35~0.50 0.20~0.35
中性点深度ln
表5.4.4-2
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 ln/l0
0.5~0.6
0.7~0.8
0.9
基岩 1
中性点深度ln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。
中性 点深 度由 《建 筑桩 基技 术规 范》 (JGJ9 42008) 表 5.4.4 -2确 定。
本表 格考 虑地 面超 载和 地下 水共 同作 用下 的负 摩阻 力。
负摩阻力系数ζn
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
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
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。