结构设计中负摩擦力的计算
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。
浅析桩的负摩擦力
浅析桩的负摩擦力摘要：现在很多工程问题和事故跟桩的负摩擦力有关，因此桩的负摩擦力是工程中讨论的热点问题之一。
本文针对桩基负摩擦力的成因﹑中性点位置和负摩擦力计算及其消减等问题进行讨论与分析。
关键词：桩基负摩擦力成因中性点消减一、前言工程中通过桩基将上部荷载传给基土，因此基土对桩侧面有摩擦力及对桩端有端阻力。
桩土之间相对位移不同会产生不同方向的摩擦力。
当桩相对于土有向下的位移，则在桩上产生向上的摩擦力，即正摩擦力；当桩周围土相对于桩有向下的位移，则在桩侧产生向下的摩擦力，即负摩擦力。
我们知道，正摩擦力对桩有支撑作用，而负摩擦力将会降低桩基的承载力从而成为桩的附加荷载，因此负摩擦桩在工程中存在重大隐患。
二、负摩擦力产生的条件和影响因数（一）负摩擦力产生的条件由上知，当桩周围的土相对桩产生向下的位移时才产生负摩擦力，因此产生负摩擦力需要一定的条件。
发生负摩擦力的一般情况如下：1）桩穿过欠压密的软粘土或新填土，而支承于较坚硬的土层（硬粘性土﹑中密沙土砾石层或岩层）时；2）桩侧软土地面因大面积堆载而下沉；3）抽排地下水，使土体有效应力增大，从而引起桩周围土下沉时；4）高度敏感的粘土层，由于打桩使之发生触变效应；5）自重湿陷性黄土下沉和冻土融化下沉；6）在采用压桩法沉桩的桩基中，由于桩身上段在压力解除后会产生向上的回弹，将使桩侧产生负摩擦力；7）设在膨胀土地基中的桩，由于周期性季节气候变化使土产生胀缩变形；8）下桩基建成后，由于河床的大量冲刷和随后的大量沉淀淤积，形成欠固结的淤泥回淤在桩的周围，该淤泥层将随时间而固结沉降，从而将会产生一定的负摩擦力。
（二）负摩擦力的影响因数影响桩侧负摩擦力的因素很多，桩周围土层的性质和桩基沉降及地面沉降的大小﹑沉降速度﹑稳定性等都对负摩擦力大小有影响。
其中，土层的抗减强度越高，负摩擦力极限值越大；土层厚度越厚，负摩擦力越大；土层的压缩性越大，沉降速度越快，负摩擦力越大。
此外，桩基类型对负摩擦力影响也很大。
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。
第5章 桩基工程-5-傅旭东
沉降（cm）
15
桩的沉降先于土层固结完成的时间：qn达到 峰值就稳定不变，如端承桩 桩的沉降迟于土层固结完成的时间：qn达到 峰值后又↓，桩端土蠕变性强的就出现该特征
深度（m）
qn的产生和发展与桩身沉降S2+S3完成的t有关
打桩后124d 20 打桩后490d 打桩后672d 桩的沉降 桩周土沉降 40
中性点深度ln 持力层性质 中性点深度比ln/l 黏性土、粉土 0.5~0.6 中密以上砂土 0.7~0.8 卵石、砾石 0.9 基岩 1.0
ln n l
Negative
注： 1．ln、l－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，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，应按表列值乘以0.4~0.8折减
30
中性点位置存在时间效应：中性点位置逐渐降低，ln逐渐↑ 轴力和下拉荷载，随桩周土固结不断增加 上图为砂卵石持力层中，桩周土为自重湿陷性黄土在湿陷过程中：qn和ln逐渐增长 对于摩擦桩：上述特征仍明显
§5.3 负摩擦力及下拉荷载
0 0 5 10
深度（m）
3、负摩擦阻力qnsi的时间效应
300 轴向力（t） 应力（kg/m2）
100 500 1000
200 1500
0
0 5 10
qn（kPa）
15
按qu/2算得
15 20 25 30 65.11 65.04 35 40
20 25
30 35 40 64.06 64.11
67.03
N(z)~t变化过程
地基处理桩基沉降、负摩阻力、水平承载力
0.002l0 0.007l0 0.005l0
府 溶 咋 托
根
单层排架结构（柱距为6m）柱基的沉降量（mm） 120
橡 蟹
弦
适
地
基
处
理
桩
基
4.4.1 单桩沉降的计算
在竖向荷载作用下单桩沉降由三部分组成： （1）桩身弹性压缩引起的桩顶沉降； （2）桩侧阻力引起的桩周土中的附加应力以压力
扩散角，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降； （3）桩端荷载引起桩端下土体压缩所产生的桩端
N0影响很小可忽略不计， P（Z）= kxxb0 =mzxb0。上式变为：
N0 H0
M0
x
承台底面
EId4x5zx0
z
dz4
其中： 5 mb1 为桩的水平变1形 /m ） 系。 数（
EI
下醚牙侨母付切各秧依秦蒸 克眷缨逸索抄捉瑞惮炼末坯 抗荧邦映临蹬蛛攀地基处理 桩基沉降、负摩阻力、水平 承载力地基处理桩基沉降、 负摩阻力、水平承载力
③ “m”法：假定地基系数Kx随深度成正比例地增长．目前我国应用较多， Kx =mz。
H0
x
t
Kx=mz
（c）”m”法
突全两颧蚤括模团护镇买 盲间足紧稀糟辈畦辐艘名 肮翰郧顺薄因献襄今亭地 基处理桩基沉降、负摩阻 力、水平承载力地基处理 桩基沉降、负摩阻力、水 平承载力
④ “c值”法：假定地基系数Kh随着深度成抛物线规律增加，即Kh =cz1/2 ，c为常数，随土类不同而异。在 我国多用于公路交通部门。
赶绪咸橱称剂湘绷零扛叫璃台 咏鸥疆容杯丘凝枣晋沈之筏峰 脑倾辩搞齐款地基处理桩基沉 降、负摩阻力、水平承载力地 基处理桩基沉降、负摩阻力、 水平承载力
换 算 深 度 h 和 最 大 弯 矩 系 数 C M （3）桩身最大弯矩及位置
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 ．
井壁负摩擦力的研究
井壁表面产生的副摩擦力并不是发生在整个软弱压缩土层和整个井壁上，其深度就是井壁侧土层对井壁产生相对下沉的范围，它与井壁侧土的压缩、固结、井壁弹性压缩变形及井壁下沉等因素有关。
井壁侧土的压缩与地表作用荷载及土的压缩性质有关，并随深度逐渐减少，而井壁在外荷载作用下，井壁的下沉量为一个定值，井壁压缩变形随深度相应减少，因此当到一定深度后，井壁侧土的下沉量有可能与井壁的位移量相等，井壁土无相对位移，摩擦力等于零，该断面称之为中性点。
中性点是摩擦力变化、井壁土相对位移变化和轴向压力沿着、井壁变化的特征点。
中性点以上的井壁位移小于井壁侧土的位移，轴向应力随深度递增；中性点以下的井壁的位移大于井壁侧土的位移，轴向深度随深度递减。
中性点位置决定井壁的最大荷载，是承受负摩擦力井壁最基本的一个特性。
由上述论述可以知道中性点有三个特征：所在断面处井壁土位移相等、摩擦力为零、轴力最大。
图 2-1 立井的负摩擦力中性点示意图Sg ——地表沉降量 Sp ——井壁沉降量 l0——压缩土层厚度ln ——中性点深度 Sc ——井壁顶沉降量 Qz ——井壁轴力中性点确定时，原则上应根据井壁土相对沉降量为零的条件确定，但实际应用时，准确的计算井壁土相对沉降量比较困难，一般根据有关经验公式确定：h 1=βh 2 （2-1）式中：h1——产生负摩擦力的深度（m ）h2——可压缩层的厚度（m ），对于新填土取填土厚度，填土下有软弱下卧层时，算至软弱卧层底面；β——中性点的相对深度系数，根据井壁持力层特点和井壁的施工方法，对摩擦井壁建议β=0.7~0.8。
Sp工程设计中还采用以下方法确定中性点的位置。
如图2-2计算模型，为计算方便对算例作如下假定： （1）假定井壁负摩擦力均匀分布； （2）对于分层地基，假定在同一 土层内的负摩擦力是均匀分布的， 在本例中假定地基只有一种土层； （3）假定作用于井壁周单位面积 上的负摩擦力和正摩擦力在数值上 相等，方向相反。
负摩阻力计算实例
负摩阻力计算实例本建筑场地为自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为Ⅱ级（中等），依椐JGJ94-2008规范第5.4.2条规定，在计算基桩承载力时应计入桩侧负摩阻力。
首先，根据场地地质情况（以3#井处的地层为例）确定压缩4.2 桩基4.2.1 桩基类型及桩端持力层的选择依据勘察结果分析, 本建筑场地为自重湿陷性黄土场地，（自重湿陷量的计算值为120.5-151.6mm）湿陷等级为Ⅱ级（中等），湿陷性土层为②、③、④、⑤层，湿陷土层厚度为10-15m，湿陷最大深度17m（3#井）。
可采用钻孔灌注桩基础，第⑦层黄土状粉土属中密-密实状态，具低-中压缩性，不具湿陷性，平均层厚4.0m，可做为桩端持力层。
4.2.2 桩基参数的确定根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）、《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）中的有关规定，结合地区经验，饱和状态下的桩侧阻力特征值qsia（或极限侧阻力标准值qsik）、桩端阻力特征值qpa（或极限端阻力标准值qpk¬）建议采用下列估算值：土层编号土层名称土的状态桩侧阻力特征值qsia(kPa) 极限侧阻力标准值qsik(kPa) 桩端阻力特征值qpa(kPa) 极限端阻力标准值qpk(kPa)②黄土状粉土稍密 11 23③黄土状粉土稍密 12 24④黄土状粉土稍密 12 24⑤黄土状粉土稍密 13 26⑥黄土状粉土中密 18 36⑦黄土状粉土中密183****1000⑧黄土状粉土中密 20 40 600 12004.2.3 单桩承载力的估算依据JGJ94-2008规范，参照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.5.5条，单桩竖向承载力特征值可按下式估算：Ra=qpaAp+up∑qsiaLi式中：Ra——单桩竖向承载力特征值；qpa 、qsia——桩端端阻力、桩侧阻力特征值；Ap——桩底端横截面面积= πd2（圆桩）；up——桩身周边长度=πd；Li——第i层岩土的厚度；以3#孔处的地层为例，桩身直径取600mm，以第⑦层黄土状粉土做为桩端持力层，桩入土深度24.0m（桩端进入持力层的深度对于粘性土、粉土应不小于1.5d）。
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
桩基负摩擦力的分析及相应处理措施
桩基负摩擦力的分析及相应处理措施摘要：桩基负摩擦力的发生将使桩侧土的部分重力传递给桩，因此，负摩擦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。
容许承载力和设计桩基础时应该重视桩的负摩擦力的问题。
本文通过对桩基负摩擦力的产生条件及其特性进行分析研究，给出典型的计算方法，并根据实际情况提出相应的处理方法和防范措施。
关键词：负摩擦力中性点有效应力法1 引言在正常情况下，桩穿过软弱土层支撑在坚硬土层上的桩，一般说来桩受荷载作用后，地基土对桩的侧阻力是向上作用的。
但当软弱土层由于某种原因而发生地面沉降时，桩周土体对桩身产生相对的向下位移，这就使桩身承受向下作用的摩擦力，软弱土层通过作用在桩上的向下作用的摩擦力而悬挂在桩身上。
这部分摩擦力不但不是桩承载力的一部分，反而变成施加在桩上的外加荷载。
这种由于地面沉降引起的在桩上向下的摩擦力，称为负表面摩擦力。
在桩的下沉比地基下沉量大的部分（桩的下部），桩身上仍为向上作用的正摩擦力，正、负摩擦力变换处的位置，称为中性点。
桩的负摩擦力问题，近年来在国内外普遍受到重视。
由于未注意到负摩擦力问题，也造成过一些工程事故。
因此在实际的工程设计时，应该充分考虑桩的负摩擦力的影响。
本文对桩的负摩擦力的产生条件及计算方法做了分析，并提出相应的处理方法和防范措施。
2 负摩擦力的产生（a）（b）（c）（d）图1 单桩产生负摩擦力时的荷载传递（a）单桩；（b）位移曲线；1-土层竖向位移曲线；2-桩的截面位移曲线；（c）桩侧摩擦力分布曲线；（d）桩身轴力分布曲线桩侧负摩擦力的产生主要是由于桩土之间相对位移的方向，在土层相对于桩侧向下位移时，产生于桩侧的向下的摩擦力。
产生负摩擦力的情况有多种情况：（1）在未固结的软土或新填土上，由于土层的自重固结而产生。
（2）由于大面积地面荷载所造成。
（3）场地地下水大量抽降，造成上部软弱土层下沉。
（4）湿陷性黄土及其他湿陷性土层湿陷引起。
桩的负摩擦力问题，实际上和正摩擦力一样，如果得知土与桩之间的相对位移以及负摩擦力与相对位移之间的关系，就可以了解桩侧负摩擦力的分布和桩身轴力和位移了。
负摩阻力计算范文
负摩阻力计算范文负摩阻力是指当物体的运动速度减小时，摩擦力的方向与速度方向相反，即摩擦力的作用方向与速度方向相反。
负摩阻力是物体由高速运动向低速运动过渡的过程中所产生的反向阻力。
在物体运动过程中，负摩阻力是不可忽视的，特别是当速度较高或运动速度趋于零时，负摩阻力的影响就会变得更加显著。
负摩阻力的计算可以通过多种方法实现，下面将介绍两种常用的计算方法。
第一种方法是通过负摩阻力公式进行计算。
负摩阻力可以通过以下公式进行计算：负摩阻力=μ×x其中，负摩阻力表示负摩阻力大小，μ表示物体与运动介质间的动摩擦系数，x表示物体的速度。
这个公式适用于速度较小的物体或物体速度在一定范围内的计算。
在实际应用中，可以根据实验数据确定μ值的大小。
第二种方法是通过牛顿第二定律进行计算。
根据牛顿第二定律的公式：F=ma其中，F表示物体所受合外力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
负摩阻力是物体所受的合外力之一，可以表示为：F负摩=-μm×a由于负摩阻力的方向与加速度方向相反，所以前面添加了负号。
根据这个公式，可以通过已知物体的质量、加速度和动摩擦系数来计算负摩阻力的大小。
在实际应用中，为了更加准确地计算负摩阻力，还需要考虑摩擦力的变化情况。
当速度较小或接近零时，负摩阻力的大小会逐渐变小，直到最终停止。
在这种情况下，可以使用指数形式的摩阻力公式来计算负摩阻力。
负摩阻力公式可以表示为：F负摩=Ae^(-kt)其中，F负摩表示负摩阻力的大小，A表示初速度时的摩擦力大小，e表示自然对数的底，k表示与物体和运动介质相关的参数，t表示时间。
这个公式可以更好地描述负摩阻力的变化过程，特别适用于速度趋近于零时的情况。
综上所述，负摩阻力的计算可以通过多种方法进行，其中一个是根据负摩阻力公式进行计算，另一个是根据牛顿第二定律进行计算。
在实际应用中，可以根据具体情况选择适合的方法，并考虑摩擦力的变化对结果的影响。
地面堆载负摩阻力计算
地面堆载负摩阻力计算地面堆载是指物体在地面上所受到的重力分量,包括物体自身的重力和外部环境对物体产生的重力分量。
负摩阻力是指地面上物体所受到的与运动方向相反的力,通常与物体运动速度成正比。
在某些情况下,负摩阻力对于物体的运动轨迹和动力学特性具有重要影响。
负摩阻力计算是研究物体运动的重要方法之一,可以帮助我们更好地理解物体在地面上的运动规律,并为设计新型机器人以及地面交通工具提供重要的理论指导。
在地面上,物体所受到的负摩阻力主要包括摩擦力和重力分量。
摩擦力是指物体在地面上滑动时,由于与地面间的摩擦而产生的负摩阻力。
重力分量是指物体在地面上静止时,由于地球引力的作用而产生的负摩阻力。
负摩阻力计算通常采用牛顿第二定律和运动学公式相结合的方法。
根据牛顿第二定律,物体所受到的合力等于物体质量与加速度的乘积。
在考虑地面上物体运动时,地面上物体所受到的合力可以分解为与运动方向相同的力与与运动方向相反的力。
与运动方向相同的力可以表示为F1=ma,其中F1为物体所受到的与运动方向相同的力,m为物体质量,a为物体的加速度。
与运动方向相反的力可以表示为F2=-μmg,其中μ为摩擦系数,g为重力加速度,m 为物体质量。
根据牛顿第二定律,物体所受到的合力F为F1+F2,即ma-μmg。
根据运动学公式,物体的加速度a等于物体的速度v的平方除以物体运动轨迹的半径r,即a=v^2/r。
将a代入合力公式,得到F=ma-μmg=m(v^2/r)-μmg。
负摩阻力计算中,物体所受到的负摩阻力可以通过实验测量得到,也可以通过数值计算得到。
实验测量得到的负摩阻力数据通常包括摩擦系数、重力加速度和物体运动轨迹的半径等信息。
数值计算得到的负摩阻力结果通常可以作为物体运动理论的实验检验,同时也可以为新型物体设计提供重要的理论指导。
地面堆载负摩阻力计算是研究物体运动的重要方法之一,可以帮助我们更好地理解物体在地面上的运动规律,为设计新型机器人以及地面交通工具提供重要的理论指导。
地面堆载负摩阻力计算
地面堆载负摩阻力计算地面堆载负摩阻力，也称为地基摩阻力、土壤侧摩阻力或端阻力，是指在地基与堆载接触面上由于土壤与堆载之间的摩擦而产生的阻力。
它是地基与堆载之间相对滑动的阻力，可以起到支撑和稳定堆载的作用。
地面堆载负摩阻力的计算是土力学和岩土工程中的一个重要问题。
它涉及到土壤的力学性质、堆载的几何形状和荷载特性等多个因素。
下面将从计算方法、影响因素和实际工程中的应用等方面进行探讨。
计算方法：地面堆载负摩阻力的计算可以采用不同的方法，根据土壤和堆载的特性选择合适的计算方法。
1.基于土壤剪切强度的计算方法：这种方法是根据土壤的剪切强度参数来计算地基摩阻力，常用的方法有库仑公式和摩尔-Coulomb(stability)准则。
根据这些准则，可以得到地基摩阻力的计算公式。
2.基于土壤变形的计算方法：这种方法是考虑土壤的变形特性，根据土壤的体积改变和应变产生的阻力来计算地基摩阻力。
常用的方法有孔隙水压理论和排水条件下的塑性计算方法等。
影响因素：地面堆载负摩阻力的大小取决于多个因素的综合作用。
以下是一些主要的影响因素：1.土壤类型：不同类型的土壤具有不同的剪切强度和变形特性，因此对地基摩阻力的贡献也不同。
2.土壤含水量：水分含量会影响土壤的密实度和剪切强度，进而影响地基摩阻力的大小。
3.堆载的几何形状：堆载的形状和尺寸对地基摩阻力的分布和大小有重要影响。
4.堆载的荷载特性：堆载的荷载大小、分布和变化对地基摩阻力有直接影响。
5.土壤-堆载界面特性：土壤与堆载之间的界面摩擦特性也会影响地基摩阻力。
实际应用：地面堆载负摩阻力的计算在实际工程中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1.基础设计：在建筑物和结构物的基础设计中，需要考虑地面堆载负摩阻力的大小和分布，以保证基础的稳定和安全。
2.地下结构设计：地下隧道、地下室和地下管道等的设计中，也需要考虑地面堆载负摩阻力的作用，以保证地下结构的稳定和安全。
3.岩土工程施工：在土体挖掘和土壤处理过程中，地面堆载负摩阻力对施工过程的影响必须加以考虑。
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。
承台外围桩负摩阻力计算
承台外围桩负摩阻力计算一、引言在土木工程中，桩基础作为一种重要的基础形式，广泛应用于各类建筑物和构筑物中。
桩基础的设计和计算涉及多个方面，其中承台外围桩的负摩阻力计算是一个复杂且关键的问题。
负摩阻力是指桩周土体相对于桩身向下移动时，土体对桩身产生的向下摩擦力。
这种力会对桩基的承载能力和稳定性产生不利影响，因此在设计中必须予以充分考虑。
二、负摩阻力的产生机理1. 土体沉降：当桩周土体由于自重、外部荷载或地下水位变化等原因发生沉降时，若桩身相对静止或沉降量小于土体，土体与桩身之间会产生相对位移，进而产生负摩阻力。
2. 桩身材料特性：桩身材料的刚度、表面粗糙度等特性会影响负摩阻力的分布和大小。
一般来说，刚度较大的桩身更容易产生负摩阻力。
3. 土体性质：土体的类型、密实度、含水量等性质也会影响负摩阻力的大小。
例如，粘性土由于其较高的粘聚力，产生的负摩阻力通常较大。
三、负摩阻力计算的基本原理1. 基本假设：桩身与土体之间的摩擦力符合库仑摩擦定律。
桩周土体的沉降量沿桩长方向呈线性分布。
2. 计算公式：负摩阻力的大小可以通过以下公式进行计算：\[q_n = \sigma' \tan \delta\]其中：\( q_n \) 为负摩阻力（kPa）。
\( \sigma' \) 为有效应力（kPa）。
\( \delta \) 为桩土界面摩擦角（°）。
3. 有效应力的确定：有效应力可以通过以下公式计算：\[\sigma' = \sigma u_w\]其中：\( \sigma \) 为总应力（kPa）。
\( u_w \) 为孔隙水压力（kPa）。
四、承台外围桩负摩阻力计算步骤1. 确定计算参数：土体参数：包括土体的重度、内摩擦角、粘聚力、孔隙比等。
桩身参数：包括桩径、桩长、桩身材料等。
荷载条件：包括上部结构荷载、承台自重等。
2. 计算土体沉降量：根据土体的压缩模量和上部荷载，计算桩周土体的沉降量。
负摩擦力对基桩内力的影响及其结构计算
． ３． ６
桩侧负摩擦力很大 。本工程从 ２０ ０４年 ｌ 月 （ １ 接 岸结构 板桩后块 石棱 体开 始抛 填） ，至 ２０ ０６年
５ １ 月 ２日 （ 域 回填 已完 成 ７ 月 ） 年 多 时 间 陆 个 ，１
对 Ａ 承 台的 ２根 斜 顶 桩 、２根 支撑 桩 、２根板 桩
桩周地基土及抛石棱体 、回填土对桩侧产生负摩
擦力 。 因回填 土高度 和地 基可 压缩 土层 厚 度较大 ，
作者简介 ：杨 荣喜 ｆ９ ） ，高级 工程师，从事港 口工程设计监理。 ｌ４ ，女
维普资讯
第１ 期
杨 荣喜 ，童旭 东：负摩擦力对基桩 内力的影响及其结构计 算
ｓｒｅａ ｆｒｎ ｅｆｒ ｏ ｕａｉｎｏ ｉ ｄｗ ａｆ ｅｖ ｓａｒ ｅｅ ｃ ｍｐ ｔｔ ｆ ｌ ｈ ｒ． ｅ ｏｃ ｏ ｐｅ
Ｋ ｅ ｒ ｓ ｐ ｓｔ ｅｆｉｔ ｎ ｎ ｇ ｔ ｅｆ ｃｉｎ ｃ ｍｐ ｔｔ ｎｆｒ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏｉ ｖ ｃｉ ； ｅ ａｉ ｉｔ ； ｏ ｕａｉ ｍｕａ ｉ ｒ ｏ ｖ ｒ ｏ ｏ ａ
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土和 软土 层 的沉 降大 于桩 的沉 降时 ，桩 周 回填 土
和软土层给桩向下的摩擦力 ，该摩擦力称为负摩
擦 力 。负摩 擦力 不 但 不 能抵抗 桩 的压桩 力 ，而 且
达一 ２ ２ ｍ，板桩后抛石棱体最高达 １ ７ ｍ，陆域回填
15桩基础04解析
2
一、负摩擦力的概念
3
二、负摩擦力发生的情况 1、桩穿越欠固结的软黏土或新填土而支承于硬粉 性土、中密或密实砂土层、砾卵石层或岩层上。 2、在较深厚的饱和软黏土地基中打预制桩。 3、桩周附近地表有较大的堆载或河床冲刷带来的 大量沉积土淤在桩周，形成新填土。 4、地下水全面下降，造成土固结沉降。 5、地下水上升等原因造成湿陷性土的浸水下沉， 而桩端位于相对稳定的土层上。 6、冻土地基因温度上升而融化，产生融陷，而桩 端相对下沉很少或不下沉。
9
四、桩上负摩擦力的计算 要确定桩身负摩阻力的大小，须先确定中性点的 位置和负摩阻力强度的大小。 1、中性点的位置 中性点的位置取决于桩与桩侧土的相对位移，原 则上应根据桩沉降与桩周土沉降相等的条件确定。但 影响中性点位置的因素较多，与桩周土的性质和外界 条件(堆载、降水、浸水等)变化有关。
10
四、桩上负摩擦力的计算
i 1
n
27
二、群桩竖向承载力
2、按整体破坏模式
P
(1)将群桩外围以内的桩体与土体 视为一个实体基础，按假想实体 基础计算群桩基础承载力。包括 基底阻力和侧壁摩阻力两部分。
q su
Qug Qpg Qsg q pu Ap qsu ug l
A
q pu
B
28
L
二、群桩竖向承载力
复习上次课的内容
1
4.5
桩的负摩擦问题
一、负摩擦力的概念
在桩顶竖向荷载作用下，当 桩相对于桩侧土体向下位移时， 土对桩产生的向上作用的摩擦力， 称为正摩擦力。 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 桩侧土体相对于桩向下位移)时， 土对桩产生的向下作用的摩擦力， 称为负摩阻力 。
厚软土地区桩侧负摩阻力的计算和过程分析
厚软土地区桩侧负摩阻力的计算和过程分析1 负摩阻力的概念正常情况下，在桩顶荷载作用下，桩侧土相对于桩产生向上的位移，因而土对桩侧产生向上的摩擦力，构成桩承载力的一部分，称为正摩阻力。
但有时候会发生相反的情况，即桩周围的土体由于一些原因发生沉降，且沉降量大于相应深度处桩的沉降量，即桩侧土相对于桩产生向下的位移，土体对桩产生向下的摩擦力，这种摩擦力称为负摩阻力。
负摩阻力对桩是一种不利因素。
它降低了桩的承载力，并可能导致桩发生过大沉降。
实际工程中，因负摩阻力引起的不均匀沉降造成建筑物开裂、倾斜或者因沉降过大而影响正常使用的情况屡有发生。
所以在可能发生负摩擦力的情况下，设计时应考虑其对桩基承载力和沉降的影响。
《建筑桩基技术规范》5.4.2条规定：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。
2 负摩阻力的特点（1）中性点。
负摩阻力不一定产生于整个软弱土层中，而是在桩周土体下沉大于桩的沉降范围内。
桩的这一范围内为负摩阻力，而下部一般仍为正摩阻力。
正负摩阻力的分界点即为中性点。
在中性点处，正负摩阻力均为零，桩土相对位移也为零，同时下拉荷载在中性点处达到最大值，即在中性点处桩身轴力达到最大值。
桩顶至中性点的深度与桩周土的压缩性和变形条件以及桩的持力层性质等因素有关，理论上应按桩周土沉降与桩沉降相等的条件计算确定，但是，由于桩在荷载作用下的沉降稳定历时、沉降速率等都与桩周围土的沉降情况不同。
一般来说，中性点的位置在初期随着桩的沉降增加而上下移动，当沉降趋于稳定时才会稳定在某一固定的深度处。
所以要准确确定中性点的位置比较困难，一般根据现场试验所得的经验数据近似加以确定，即以与桩周软弱土层下限深度比值的经验数据来确定。
螺纹桩负摩阻力计算方法
螺纹 桩侧 和 螺 纹 间 土体 的 强 度 也 是 负 摩 阻 力
ｌ ｌ性 中
的重要影响因素。而土体强度由土体 的黏聚力 、 摩 擦角、 含水率 等因素决定。土体强 度越高， 当产 生 负摩 阻力 时 ， 其值 越大 。
２ ３ 螺纹宽 度 ．
ｉ ： 『 ， 、 Ｉ
当螺纹 桩侧产 生 负 摩 阻力 时 ， 层 螺 纹 之 间 的 两
｛ 为土体位移矩 阵。 Ｗ｝
桩基负摩阻力常用计算方法 主要有 ： 简化法， 弹Ｉ 生 理论法， 荷载传递法等。
１ 简化法 ： ） 假定各 土层 桩侧 阻呈 均 匀分 布 ， 中性 点 以上为负摩 阻力 ， 以下为 正摩 阻力 ， 则基 桩 竖 向承 载力 Ｐ为 ： ：Ｐ／ １ ６ 一Ｐ Ｐ ，Ｋ 十Ｐ／ ， 中 为 式 中性 点以下桩侧 总 的极 限正摩 阻力 ； 为桩 端极 限 Ｐ 阻力 ； 中性点 以上桩 侧总 的极 限负摩 阻力 ； １ Ｐ为 Ｋ， Ｋ 分 别为桩 侧正摩阻 力和桩 端阻力 安全 系数 ； ３为 ２ Ｋ
科
学
技
术
ห้องสมุดไป่ตู้
与
工
程
１ ２卷
』 ｝ Ｉ
Ⅳ
土体对桩身产生向下侧摩
阻 力 ， 螺 纹 上 表 面产 生 对 向下 正 压 力 和 摩 阻 力 ， 统 称为 负摩 阻力 。正摩 阻力 和负摩 阻力 的变 换处 称 为
中性点 （ 图 １ 。 如 ） 取 图中微分 段 受 力分
２ ２ 土体性 质 ．
第１ ２卷 第 ２ 期 ２ １ ９月 ５ ０２年
ｌ ７ 一 １ １ （０ ２ ２ — ３ ９ ０ ６ ｌ ８５ ２ １ ）５６ ６—４
科
学
负摩阻力第i层土的竖向有效应力
负摩阻力第i层土的竖向有效应力1. 什么是负摩阻力？负摩阻力是指在土体受到竖向压力时，由于土颗粒间的摩擦力的减小而导致的竖向有效应力的减小现象。
负摩阻力通常出现在含水土壤中，尤其是饱和状态下。
2. 竖向有效应力的定义竖向有效应力是指土体中的竖向应力，即垂直于土体层面的应力分量。
在土力学中，竖向有效应力是计算土体的稳定性和承载力的重要参数。
3. 负摩阻力第i层土的竖向有效应力的计算方法负摩阻力第i层土的竖向有效应力可以通过以下公式计算：其中，σ’v_i表示第i层土的竖向有效应力，σv_i表示第i层土的竖向总应力，u_i表示第i层土的孔隙水压力。
4. 负摩阻力的影响因素负摩阻力的大小受到多个因素的影响，包括土壤类型、孔隙水压力、应力历史等。
以下是一些常见的影响因素：4.1 土壤类型不同类型的土壤具有不同的颗粒形状和颗粒大小，因此对负摩阻力的敏感性也不同。
通常来说，颗粒较细的土壤（如黏土）更容易出现负摩阻力。
4.2 孔隙水压力孔隙水压力是指土壤中水分的压力。
当土壤中存在孔隙水时，水分对土体颗粒的支撑作用会减小，导致竖向有效应力的减小。
因此，孔隙水压力的大小对负摩阻力的产生起着重要作用。
4.3 应力历史土体的应力历史也会对负摩阻力的大小产生影响。
如果土体经历了长时间的加载和卸载过程，可能会导致土体结构的改变，从而影响负摩阻力的大小。
5. 负摩阻力的工程意义负摩阻力的存在对工程结构的稳定性和承载力有着重要的影响。
在设计土木工程中，需要充分考虑负摩阻力的作用，以准确评估土体的稳定性和承载能力。
6. 结论负摩阻力是一种土体力学现象，指的是土体中由于土颗粒间摩擦力的减小而导致的竖向有效应力的减小。
负摩阻力的大小受到多个因素的影响，包括土壤类型、孔隙水压力和应力历史等。
在工程设计中，需要充分考虑负摩阻力的影响，以确保土体的稳定性和承载能力。
（以上内容为示例，实际内容应根据具体要求进行编写）。