桩的侧摩阻力分布曲线的理论分析和实际比较
桥梁桩基础计算中p_y曲线法与m法的对比研究_燕斌
临界深度 x r。
pu1 =
C1 D + C2
Ccx
( 1)
pu2 = C 3 Ccx
( 2)
图 3 C 1, C2, C3 系数值
2) 软黏土的 p-y 曲线 短期静荷载作用下, 分两 种情况: 当 y > 8y50 时, p /pu = 0. 5( y /y50 ) 1 /3; 当 y \ 8y50 时, p /pu = 1 ( 图 4( a) ) 。其中, y50指土体抗 力达到极限承载 力一半时, 桩身的变形。 循环荷 载作 用下, 当 y < 3y50 时, p /pu = 0. 5 ( y /y50 ) 1 /3。当 y \ 3y50时, 分两种情况: x\ x r 时, p
础的工作机理、分析理论与设计方法展开了深入 的研究, 并取得了长足的进步。在处理 SSI问题 时, 以 W inkler地基梁方法的应用最为 广泛。目 前国内桥梁工程中采用的 m 法 和港口工程中采 用的 p-y 曲线法均属于 W ink ler地基梁法。其中, m 法将土体看作弹性体, 只适用于桩顶位移较小 的情况; 而 p-y 曲线法则可考虑 土体的非线性行 为。在强烈的水平荷载, 如地震、波浪等作用下, 土体将进入非线性, m 法的适用性值得探讨。本 文将 p-y 曲线法应用于桥梁桩基础设计, 在对该 方法进行介绍和参数分析的基础上, 与试验结果
2. 3 群桩效应系数法 [ 2]
在横向和竖向荷载作用下, 群桩承载力通常 小于各单桩承载力之和, 这与桩基础的布置形式 及各桩的间距有关。打入桩的桩间距小于 3倍桩 径, 钻孔桩小于 5 倍桩的情况下, 需 考虑群桩效 应; 桩间距大于 8倍的桩径时, 通常可忽略群桩效 应。在大量离心机试验的基础上, Reese和 B rown 等学者建议群桩选用乘子法, 即给单桩的力 -位 移曲线乘以一个修正的系数。由于该方法简单实 用, 因此在本文中用来计入群桩效应。
桩侧负摩阻力
桩侧负摩阻力摘要：基桩负摩阻力是桩基础设计中必须考虑的重要问题之一。
本文介绍了有关负摩阻力的一些基本概念、其影响因素、计算等。
简要介绍了桩基负摩阻力问题的研究现状, 分析了当前负摩阻力研究中存在的问题, 对今后桩基负摩阻力的研究方向提出建议。
关键词：桩基负摩阻力时间效应防治研究问题引言自20世纪20年代以来，国外对桩基负摩阻力开展了大量的研究工作，国内对负摩阻力的研究起步稍晚。
但至今国际上对负摩阻力的研究尚不深入，许多问题尚待解决。
理论研究方面：比较经典的是有效应力计算负摩阻力方法，但计算结果往往偏大。
1969 年Polous 提出了基于Mindlin解的镜像法计算桩的负摩阻力大小，但该方法仅用于端承桩。
1972 年在上述基础上并根据太沙基一维固结理论，导出了单桩负摩阻力随时间变化的关系。
影响负摩阻力的因素很多，精确确定负摩阻力难度很大，因此很多学者从有效应力法出发，提出经验公式。
目前多根据有关资料按经验公式进行估算。
原位测试方面：李光煜利用滑动测微计成功地量测了一根钢管桩的负摩阻力，并用有效应力法进行了一些探讨。
陈福全、龚晓南等通过现场试验，给出了中性点的深度。
随着计算机的发展，利用有限元计算桩基负摩阻力已经逐渐运用到工程设计中。
但是有限元的计算需要确定大量的参数，且参数不容易确定，同时需要占用较大的计算空间，因此在工程中很难得到广泛应用。
1. 负摩阻力及其成因桩基础中，如果土给桩体提供向上的摩擦力就称为正摩阻力，有利于桩承载；反之，则为负摩阻力，不利于桩承载。
桩侧负摩阻力产生的根本原因是，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，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：a. 固结的新近回填土地基；b. 地面超载；c. 打桩后孔隙水压力消散引起的固结沉降；d. 地下水位降低，有效应力增加引起土层下沉；e. 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；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。
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
论桩身侧摩阻力分布特征及各段阻力对总荷载的分担比
刚钢桩设计质量的重要参数是桩身侧摩阻力分布特征和各段阻力对总
荷载的分担比，它们是提高桩设计质量的关键。
刚钢桩身摩阻力的分布特征一般表现为：其沿桩身纵向的分布有两种：分布不均匀和一定程度分布均匀，桩身低段在桩身高段的阻力亏损系
数为0.9左右，桩身中段在桩身高段的阻力亏损系数为0.7左右。
桩身
横向分布情况则以中部摩阻力最大为主，而且随着桩号增加，横向分
布方向由桩头变为桩尾，摩阻力分布呈“米”字形。
根据理论的计算和实际的检测结果，得到刚钢桩最大阻力所占荷载的
比例是：前开挖端桩号的阻力占本孔50%，后掘端桩号阻力占本孔20%，中段桩号阻力占本孔30%，粗螺纹端桩号没有阻力。
若是直桩，根据前、后桩号的总摩阻力分布比例，总的摩阻力分担比
一般是：前开挖端桩号的阻力占本孔的50%，后掘端桩号阻力占比20%，中段桩号阻力占比30%；而桩群若是平行交叉桩，则平行桩的
总摩阻力比例可以由前、后桩号的总摩阻力比例相加而得出，总的摩
阻力分担比一般是：前开挖端桩号的阻力占本孔的36%，后掘端桩号
阻力占比18%，中段桩号阻力占比46%，粗螺纹端桩号没有阻力。
另外，在刚钢桩安装时，应加强拔灌检查，以观察摩阻力分布情况，
防止出现不均匀分布，产生不必要的拉力，而影响桩设计质量。
综上，刚钢桩身侧摩阻力分布特征及各段阻力对总荷载的分担比将会
直接影响桩的设计质量，因此施工方应注意此项要求，以确保桩的有
效性和稳定性。
浅论桩基侧摩阻力和端阻力影响因素
浅论桩基侧摩阻力和端阻力影响因素发布时间：2021-04-26T13:20:15.513Z 来源：《建筑实践》2021年1月第3期作者：陈高伟史纪亮[导读] 桩是一种历史悠久、目前仍被广泛使用且不断发展完善的基础形式，陈高伟史纪亮临沂市青啤地产有限公司山东临沂 276000摘要:桩是一种历史悠久、目前仍被广泛使用且不断发展完善的基础形式，其主要作用在于穿过软弱的压缩性高的土层，利用自身的刚度把上部结构的荷载传递到强度更高、压缩性更低的土层或岩层上,以满足建筑物对承载力和沉降的要求。
本文对桩侧阻力和端阻力的发挥性状的影响因素进行了总结，并简单介绍了利用这些成果的新桩型的开发。
关键词:承载力侧摩阻力端阻力影响因素1 概述自20世纪20年代以来，国外对桩基负摩阻力开展了大量的研究工作，国内对负摩阻力的研究起步稍晚。
但至今国际上对负摩阻力的研究尚不深入，许多问题尚待解决。
理论研究方面:比较经?典的是有效应力计算负摩阻力方法，但计算结果往往偏大。
1969年Polous?提出了基于Mindlin解的镜像法计算桩的负摩阻力大小，但该方法仅用于端承桩。
1972年在上述基础上并根据太沙基--维固结理论，导出了单桩负摩阻力随时间变化的关系。
影响负摩阻力的因素很多，精确确定负摩阻力难度很大，因此很多学者从有效应力法出发，提出经验公式。
目前多根据有关资料按经验公式进行估算。
为了提高桩的承载力，对桩侧摩阻力和端阻力的发挥性状及影响因素进行研究是非常有必要的，以下对桩侧阻力和端阻力的发挥性状的影响因素进行了总结，并简单介绍了利用这些成果的新桩型的开发。
2.桩基侧摩阻力影响因素2.1桩周土的影响影响桩侧摩阻力最直接的因素就是桩侧土层的性质。
通常认为，桩周土体的抗剪强度越大，相应的桩侧摩阻力就越大。
大量试验资料表明，在粘性土中，桩侧摩阻力值就相当于桩周土体的不排水抗剪强度的大小;在砂性土中，桩侧摩阻力系数平均值近似等于土的主动土压力系数。
DX桩承力盘抗拔阻力的分析与研究(精)
其中 , 右侧第一项反映 了基础 的宽度 影响 , 亦即滑 动面 以上 的滑动区土体自重在滑动面上引起的摩阻力 , 对于单桩 的情 况 , 由于其直径 ( 或者扩 底直径 ) 不 大 , 可 以忽略 这一 项。第 三项是地基 土粘聚力产 生的阻力 , 对 于粘性 土它是 常数 , 对 于砂土此项为 0。这 样 , 在砂 土地 基中 , 单 桩端 阻力 主要 由 埋深决定 , 近似表示成为 : pu = C hN q ( 4) 如果我们假设在锚拉板向上的拉拔荷载作用下 , 地 基的 破坏模式与下压荷载相似 , 则可以借用式 ( 4) 进 行分析 , 见图 1 所示。 在图 1 中 , 可以看作是地基承载 力问题 , 只是荷载 方向 是向上的 , 在 B + 2 b 宽度 范围内 的水 平作用 面会 有向 上位 移的趋势 , 由于上拉荷载面上平均压力或者滑裂面上的 正应 力有所减少 , 按照静力 平衡 , 将式 ( 4) 变成 式 ( 5) 就 可以 计算 向上的荷载时的极限承载力 : pcu = N q C h - pc u 或者 : B B + 2b ( 5)
李广信 汤 飞
北京 100084) ( 清华大学 水利水电工程系 摘
*
要 : DX 单桩的抗拔阻力不但源于桩身的摩阻 力 , 其 承力盘 ( 岔 ) 的阻 力也是不 可忽视 的部分。对 于
桩身的抗拔摩阻力的研究有不少成果 , 在有关规范中也 规定了 折减 系数。而 各种 扩底桩 和支 盘 ( 岔 ) 桩的 抗 拔端阻力研究较少 , 也缺少必要的试验资料。提出和检验了几种 抗拔端阻力 的分析计 算方法 , 并与竖向 受压 的端阻力进行比较 , 且 分析了一些试验结果 , 以期 探讨 DX 桩的 承力盘 的抗拔 承载力的 设计计 算方法。研 究 表明 , DX 桩承力盘拉拔的破坏形式及端阻力与桩周土的性 质有关 , 与承力盘 的尺寸和 埋深等因素 有关 ; 一般 讲 , 它明显小于受压桩的端阻力 , 其折减系数约为 01 3~ 01 4。 关键词 : DX 桩 拉拔桩 端阻力 承力盘
不同桩型侧摩阻力及端阻力的浅析
不同桩型侧摩阻力及端阻力的浅析摘要：通过对工程实例中的桩身内力测试，得出不同荷载作用下桩基侧摩阻力和桩端阻力发挥的比例，并对摩擦桩和端承桩两种不同的桩型进行横向类比，分析两种桩型侧阻力和端阻力发挥比例的特点。
关键词：钻孔灌注桩端承桩摩擦桩侧摩阻力端阻力桩身内力后注浆1前言桩基础是一种历史悠久、应用广泛的深基础形式。
随着工业技术和工程建设的发展，桩的类型和成桩工艺、桩的设计理念与设计方法、桩的承载力与桩体结构的检测技术等方面均有飞速发展，使得桩与桩基础应用更为广发，具有极强的生命力，更是基于此，在我国幅员辽阔的热土上，万丈高楼起于垒土，沟壑变通途。
场地无坚硬持力层，或岩层埋置较深，受场地施工条件限制等原因时，工程中常常用到摩擦桩。
蒋建平[1]在桩底填塞草袋的方法对纯摩擦桩和端承摩擦桩进行了试验对比，根据荷载及沉降曲线，得出纯摩擦桩的沉降相较于端承摩擦桩要大，单桩承载力相较于端承摩擦桩要弱的结论。
但实际工程中，桩基很少存在纯摩擦桩，往往为端承摩擦桩，而场地存在坚硬土层时，则采用端承桩，桩侧土层也能提供侧摩阻力，因此，端承摩擦桩和摩擦端承桩的侧阻力和端阻力是如何工作的常常让人混淆，笔者根据实例对两者间的特点进行简单的分析。
2桩身内力测试原理及方法2.1测试原理1、假定同一断面钢筋与混凝土的变形相同，桩身全长混凝土弹性模量相同[2]。
2、桩身轴力P计算公式为：zPz =EC·AC·εC+ES·AS·εS=（EC·AC+ES·AS）·εS（1）式中：EC 为钢筋混凝土弹性模量，ES为钢筋弹性模量，AC为同一断面出钢筋混凝土面积，AS 为钢筋面积，εC、εS为同一断面钢筋与混凝土的应变（由于假定同一断面的钢筋与混凝土的变形一致，不出现裂缝的情况下，εC =εS）。
3、桩侧摩阻力fi计算公式为：fi =（PZi-PZi+1）/Ai（2）式中：fi 为i断面至i+1断面之间的桩侧摩阻力（Kpa），PZi为i断面的轴力（KN，i=1、2、3……），Ai为i断面至i+1断面之间的桩侧面积。
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桩的侧摩阻力分布曲线的理论分析和实际比较关键词：侧摩阻力桩土相互作用分布曲线荷载传递机理
问题的提出：施加于桩顶的轴向荷载是如何通过桩土之间的相互作用传递给地基的？即桩对周围土体性质和应力状态将引起什么变化。
了解这个问题有助于加深对桩基承载力的理解。
桩的荷载传递机理研究揭示的是桩—土之间力的传递与变形协调的规律，因而是桩的承载力机理和桩—土共同作用分析的重要理论依据。
研究表明：桩在外荷载Q的作用下，首先是桩身上部受到压缩而产生相对土的向下位移；与此同时，桩的侧表面受到土的向上摩阻力Qs的作用。
随着荷载的增加，桩身压缩量和位移量逐渐增加，桩身下部的摩阻力也逐渐发挥，桩身荷载传递到桩底，桩底土层受到压缩而产生桩端阻力Qp。
即桩顶荷载Q通过桩侧阻力和桩端阻力传递到桩周围土层中。
这里，重点研究侧摩阻力q s的大小与分布。
一．桩侧阻力沿深度分布
由于问题的复杂性，精确的研究要通过推力并辅以实验验证，才能比较接近真实。
这里先从受力分析方面入手，进行理想化分析。
一）桩侧阻力实质是摩擦力，而摩擦力的大小和两方面的因素有关。
（1）摩擦系数f (2) 作用与摩擦面上的压力G
即
土力学的基本知识：土的侧应力随深度的增大而增大，这一点类似水的压力。
我们把滑动摩擦力F等同桩的侧摩阻力，土的侧应力（压力）等同木块的压力。
土的侧压力随深度增加而增加，桩的侧摩阻力必将随桩的深度而线性增加。
据此，桩侧摩阻力沿深度呈三角形分布。
如图：
二）1．首先回顾一下材料力学中，剪切胡可定律：在剪切比例及县范围内，切应力与切应变成正比。
对桩而言，桩身轴力随深度增加而减小。
而桩侧土因受到摩擦力（桩表面侧摩擦力，实为剪应力）而产生剪切变形，姑且理解为摩擦力的大小和剪切便形成线性关系。
据此，桩侧摩阻力沿深度呈梯形或倒三角形分布。
如图：
2．
桩身下段的侧摩阻力
桩身下段的侧摩阻力，取决于桩身下段的位移大小。
对于端承桩，位移较小，侧阻较小；对于摩擦桩，位移较大，侧阻力较大。
二．结论：综合以上几点，桩侧摩阻力分布如图:
此图可称之为“菜刀分布”，刀把的大小取决于桩端土的弹性模量，刀尖的存在是因为装顶部的侧压力较小。
三．具体分析
一）侧摩阻力的大小与分布
以上只是从桩土共同作用的受力角度进行分析，实际上，桩侧单位面积的摩阻力q s的大小除与土的性质，桩的材料有关外，还于桩长，桩径，施工工艺有
关。
对于挤土的打入桩，沉桩将是桩周土向四周挤压，因而土对桩身的摩阻力增大；对于钻（挖）孔灌注桩，由于先行成孔，周围的土体向孔内松动，有应力释
放作用，因而桩身摩阻力减小。
在相同的施工工艺和土层条件下的摩擦桩，由于桩长不同，q s的大小与分布也不同。
例如，国内某工程设置在细砂中的两根直径700mm钻孔桩，长度为
40米的一根，桩顶作用极限荷载为5.75MN57kPa；而长
度为20米的桩，侧摩阻力平均值为33KPa60％。
很多实例资料表明，q s的分布式多种类型的曲线。
粘性土中打入桩q s沿深度分布近似抛物线，桩顶处无摩擦力。
桩身中段摩擦阻力最大。
砂土中打入桩
的q s值，开始随深度近乎线性增加，至一定深度后接近均匀分布（如图）。
二）桩土相互作用对q s的影响
在沙土地基上打桩，会把靠近桩周薄层的砂拖下去，并把周边的砂挤密，机密区内土的内摩擦角增大。
使q s提高。
越接近桩的表面砂越密实，向外逐渐减少，至3倍桩径处挤密效应趋于消失。
打桩停止后，靠近桩表面的土的挤密效应会由于应力调整又有部分的消失，故q s是现增加，后有可能减小。
在粘性土中打桩，虽有挤密桩周土的作用，但却使桩周土约一倍桩径范围内的土受到扰动，引起桩周土的重塑，土的结构发生明显变化；此外，对于饱和土体，挤压和震动作用，还会在土中引起超静水压力。
打桩停止后，经过一段时间，孔隙水压力逐渐消散，土体不断固结，使土的结构得到恢复。
所以，《建筑基桩检测规范》规定，用静载荷试验法确定桩的承载力，从成桩到实验的休止时间：对砂土类不应少于7天，对粉土类不应少于十天，对一般粘性土，不应少于15天，对淤泥或淤泥质土不应少于25天。