岩土工程勘察中桩侧负摩阻力的计算方法探讨
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
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
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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
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四川建筑
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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
浅谈负摩阻力(一)
浅谈负摩阻力(一)论文关键词]负摩阻力中性点成因影响因素防治措施计算方法论文摘要]负摩阻力问题严重影响着建筑物的安全，桩的负摩阻力的大小受多种因素的影响，故其准确数值很难计算。
介绍和阐述桩侧负摩阻力产生的条件和机理，桩侧负摩阻力的计算方法，中性点的确定，防治和减少桩侧负摩阻力的方法。
随着人文居住环境的改善以及土地价格的不断攀升，建筑物已从多层不断的转向高层建筑，从而对地基承载力和变形要求也越来越高，越来越严格。
因此地基处理变得越来越重要。
在地基处理工程中，因负摩阻力问题，造成工程事故屡有发生（建筑物出现沉降、倾斜、开裂），负摩阻力问题在我国工程实践中已变成一个热点问题。
下面对负摩阻力的问题进行分析、阐述。
一、负摩阻力的成因桩周土的沉降大于桩体的沉降！桩土的相对位移（或者相对位移趋势）是形成摩擦力的原因，桩基础中，如果土给桩体提供向上的摩擦力就称为正摩阻力；反之，则为负摩阻力。
地基土沉降过大，桩和土相对位移过大地基土将对桩产生向下的摩擦力拉力，使原来稳定的地基变得不稳定，实际荷载可能超过原来建议的地基承载力。
一般可能由以下原因或组合造成：未固结的新近回填土地基；地面超载；打桩后孔隙水压力消散引起的固结沉降；地下水位降低，有效应力增加引起土层下沉；非饱和填土因浸水而湿陷；可压缩性土经受持续荷载，引起地基土沉降；地震液化。
二、地基设计为什么要考虑负摩阻力桩周负摩阻力非但不能为承担上部荷载作出贡献，反而要产生作用于桩侧的下拉力。
而造成桩端地基的屈服或破坏、桩身破坏、结构物不均匀沉降等影响。
因此，考虑桩侧负摩阻力对桩基础的作用是桩基础设计必不可少的问题之一。
三、如何在现场测试和估算负摩阻力在桩体安装应变计这是目前测单桩负摩阻力问题的最常用的方法。
80年代，有工程运用瑞士生产的滑动侧微计（SlidingMicrometer---ISETH）来测定。
普遍的方法都是测定桩体轴力，从而推算桩侧摩阻力。
四、影响负摩阻力大小的主要因素桩周土的特性当然是首当其冲的，其次桩端土特性也不可忽视（因为其之间影响着中性点的位置问题）、桩体的形状、桩土模量比等都有影响。
浅谈桩的负摩阻力及实际工程中的处理
浅谈桩的负摩阻力及实际工程中的处理[摘要]：负摩阻力是桩基础设计时常见的问题，本文从负摩阻力的产生机理出发，探讨了负摩阻力的计算方法，给出了减小负摩阻力的措施；并结合实际工程分析了桩与承台共同作用机理在负摩阻力桩基础工程中的适用范围。
[关键字]：负摩阻力桩与承台共同作用1 前言桩基础是目前采用广泛的一种软弱地基处理方式，其承载力由桩侧土的摩擦力和桩端反力共同构成。
但是在有些地质条件下，由于某些原因，当桩周土体的沉降量大于桩本身的沉降时，桩侧表面的一部分面积上将产生负摩阻力。
负摩阻力对桩产生下拉作用，致使桩基的荷载增加，变相的降低了桩的承载力，使其沉降加大，严重时会导致建筑物的损害或破坏，由于设计人员忽略了负摩阻力的影响从而引起的工程事故不在少数。
本文对桩的负摩阻力的产生条件及其特性进行分析，探讨了桩负摩阻力的计算方法。
正常情况下，计算桩基础的承载力时，假定上部荷载通过承台传递给桩，然后再传给地基，并不考虑承台底部土的承载作用。
但是，在某些地基土层中，往往在1m左右的根植土下有2-5m的粉质粘土硬壳层，再往下则是10几米甚至20几米的淤泥层。
在这些场地的工程中，一般是采用桩基础进行地基处理，但是由于负摩阻力的存在，正常桩长的单桩承载力往往比较小，布桩很密而且造价比较高；如采用表层换土后作浅层基础，由于硬壳层厚薄不均，填土厚度及质量均难以控制，容易使基础沉降过大或沉降不均匀，影响正常使用。
对于这类场地，由于采用的桩基一般是摩擦型桩，桩与桩间土的变形是相互影响的，桩间土具有一定的承载力，而承台承担的荷载将是可观的。
因此本人认为，在这样的工程中，考虑桩与承台共同工作承担上部荷载是安全合理的，而且具有可观的经济效益。
2 负摩阻力产生机理、特性及其对桩基的影响分析布置在土体里的桩，正常情况下由于上部荷载的作用，桩的沉降速率（或沉降量）大于桩周土的沉降速率（或沉降量），桩周土对桩的侧表面产生向上的摩擦阻力，称之为正摩阻力；反之，当由于以下几种情况：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2）桩周存在软弱土层，临近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载3）由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产生显著压缩沉降4）冻土融化使得桩周土的沉降速率（或沉降量）大于桩的沉降速率（或沉降量）时，桩周土将对桩产生向下的摩阻力，称之为负摩阻力。
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）。
桩基设计中桩侧土的负摩阻力问题
・
桥 梁 ・
桩基设计中桩侧土的负摩阻 力问题
方 根 男
（ 铁道第三勘察设计 院桥梁处 ，天津
摘 要 ： 绍 桩 基 设 计 中桩 侧 负摩 阻 力 的 产 生 条 件 以及 负摩 阻 介
力 的计 算方 法 。
３０ ４ ） ０ １２
照表 １ 定。 确
尸
桩侧摩 阻 力是通 过桩 与桩 周土 的相对 位移 而 产生 的 。一般 情况 基桩受 到 设 计 荷 载 时会 产 生 下 沉 ， 周 桩 土阻止桩 下沉 的摩 阻力 叫做 桩侧 正摩 阻力 ， 称 桩 侧 简 摩 阻力 。 当桩 周 的土因沉 陷或 固结 产生 大于桩 身 的沉 降， 桩侧 摩阻力 由阻止 桩下 沉变 成拽 着桩 下沉 的力 ， 这 就是桩侧 负摩 阻 力 。《 筑 桩 基 技 术 规 范 》（ Ｇ ９ — 建 Ｊ Ｊ４
收 稿 日期 ￣０ ５—１ —２ ２０ ２ ８ 作 者 简 介 ： 根 男 （９ ２ ） 男 ， 授 级 高 级 工 程 师 ．９ ３年 毕 业 于 同 方 １３ 一 ， 教 １５ 济大学 。
① 软 土地 区的摩 擦桩 ， 中性点 位 于软 土层 中 ， 考 应 虑 中性 点 以上软 土层 的桩 侧 负摩 阻力 ， 为荷 载作 用 。 作 中性 点 以下考虑 软 土层 和持 力层 的桩 侧正 摩阻 力 和桩 底支 承 力 ， 《 路 桥 涵 地 基 和 基 础 设 计 规 范 》 按 铁
２ ２ 负摩 阻 力的计 算 ．
（ ） 土地 区的桩 基 础 １软
从 上述条 件看 ， 非 所 有 软土 或 湿 陷 性 黄 土都 会 并
产生 负摩阻力 ， 只有桩 周 土 由于 自重 固结 、 自重 湿 陷 、