桩基负摩擦力

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
4.桩基础
对于端承型基桩除应满足上式要求外，尚应考虑 n ，并可按下式验 负摩阻力引起基桩的下拉荷载 Qg 算基桩承载力：
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 持力层性质 中性点深度比 ln / l0 中性点深度 黏性土、粉土 0.5~0.6 中密以上砂 0.7~0.8 砾石、卵石 0.9 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；
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。
4.桩基础
sat=20kN/m 3
10m
砂卵石 侧阻力qsk=80kPa 端阻力qpk=2500kPa
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； 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；
n qs — 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
＞1时，取 =1。
【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 应系数取1.0）。
第一层zi 8 10 40kPa
2
'
i 1
第二层土：
1 8 10 10 6 110kPa 2
m 1
1 2
1 2
1' p 1 60 40 100kPa
' 2 p 2 60 110 170kPa
n g i 1
n
n si i
qsn d n sax say / d m 4
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；
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。
、
4.桩基础
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。
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：
q ni
n si
' i
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 '
4.桩基础
当地面分布大面积荷载时：
4.桩基础
图 5-6 隔离桩方法
图 5-7 保护桩方法 Broms
4.桩基础
思考题
1、什么是负摩擦力？什么情况产生负摩擦力？
2、什么是中性点？
3、如何计算负摩擦力？
4、工程中如何减小负摩擦力？
地下水位 粘土 侧阻力qsk=40kPa 饱和重度γ
sat=18kN/m 3
10m
粉质粘土 侧阻力qsk=50kPa 饱和重度γ
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 持力层性质 中性点深度比 ln / l0 中性点深度 黏性土、粉土 0.5~0.6 中密以上砂 0.7~0.8 砾石、卵石 0.9 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；
o b d
lf
正摩擦区
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。
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 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
4.桩基础
4.5 桩的负摩阻力
4.桩基础
正摩阻力
负摩阻力
桩侧摩阻力示意图
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。
n Nk Qg Ra
注：本条中基桩的竖向承载力特征值 Ra 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。
4.桩基础
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。
负摩阻力系数 n
n
0.15～0.25 0.25～0.40
砂土
自重湿陷性黄土
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；
4.桩基础
考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：
Q n u q l
3. 负摩阻力的分布
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
se 地面土沉降量
c a
ln
S位移 负摩擦区
s p 桩端的下沉量
ss 任一截面下桩的压缩量
ab 线桩周土的下沉量分布
cd 线桩各截面的位移分布
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。
、
4.桩基础
表5.4.4-1
土类 饱和软土 黏性土、粉土
负摩阻力系数 n
—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
—分别为第i 计算土层和其上第m 土层的重度， —第i 层土、第m层土的厚度；
i m 地下水位以下取浮重度；
z i — z 地面均布荷载。 m
p
4.桩基础
表5.4.4-1
土类 饱和软土 黏性土、粉土
地下水位 粘土 侧阻力qsk=40kPa 饱和重度γsat=18kN/m3 10m
粉质粘土 侧阻力qsk=50kPa 饱和重度γsat=20kN/m3 砂卵石 侧阻力qsk=80kPa 端阻力qpk=2500kPa 10m
2m
【解】
计算中性点深度：
Ln 0.8L0 0.8 20 16m
n
0.15～0.25 0.25～0.40
砂土
自重湿陷性黄土
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；
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：
' i
'
p i
'
i 1
1 i m z m i z i 2 m 1
q —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；
n si
4.桩基础
ni
'
—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；
负摩阻力标准值：
0.3100 30kPa qsk 40kPa, 取qsn1 =30kPa qsn1 n11
0.4 170 68kPa qsk 50kPa, 取qsn2 =50kPa qsn2 n2 2
下拉荷载：
n Q nu qsi Li 1.0 3.14 (30 10 50 6) 1884kN n g i n