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 n

g 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 n

si

q 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：ri

i p σσ'+=' （7-9-4） 其中, i i i m m m ri

z z ∆∑+∆='-=γγσ1

1

21

（7-9-5） （7-9-3）～（7-9-5）式中：

n

si 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：

∑⋅==n

i i n

si n n g

l q u Q 1η （7-9-6）

⎪⎪

⎭

⎫ ⎝⎛+⋅=

4d q d s s m n s y

a 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；

n

s 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）

。

对于单桩基础或按式（7-9-7）计算的群桩效应系数n η>1时，取n η=1。

3、中性点深度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7-9-2确定。

注：①l n 、l 0——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，l n 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l n =0

④当桩周土层计算沉降量小于20mm 时，l n 应按表列值乘以0.4～0.8 折减。

[例题] 桩负摩阻力计算

某端承灌注桩桩径1.0m ，桩长16m ，桩周土桩周土的参数如下：①黏土，1γ=18kN/m 3,正摩阻力标准值k s q 1=40kPa ；②粉质黏土，

2γ=20kN/m 3，k s q 2=50kPa 。地面大面积堆载P=60 kPa ，如右图所示。试计算由于负摩阻力产生的下拉荷载值。

解：据表7-9-2，中性点的深度比l n / l0=1，

所以，中性点的深度为l n = l 0=16m 。

查表7-9-1知，负摩阻力系数：粘土1n ξ=0.25，粉土取2n ξ=0.3； 由（7-9-4）和（7-9-5）式得：

kPa p r 928)1018(2

1

6011

=⨯-+='+='σσ kPa z z p p r 1597)1020(2

18)1018(6021

221122

=⨯-+⨯-+=∆+∆+='+='γγσσ 再由（7-9-3）式得：

kPa q n n s 239225.01

11=⨯='⋅=σξ＜k s q 1= 40kPa kPa q n n s 7.4715930.02

22=⨯='⋅=σξ＜k s q 2=50kPa 根据（7-9-6）式计算下拉荷载：

（因为是单桩，负摩阻力群桩效应系数n η=1）

∑⋅==n

i i n

si n n g l q u Q 1η=1×3.14×1.0(23×8+47.7×8)=1775.36 kPa

思考题 7-9

1、某钻孔灌注桩，桩径0.8m ，桩长10m ，穿过软土层，软土的天然重度为1γ=17kN/m 3

，有效重度为1

γ'=9.5 kN/m 3

，桩端持力层为砾石。桩的四周大面积堆土，p =10 kPa ；地下水位在地表下1.5m 处，如图所示。试计算填土产生的负摩阻力的下拉荷载。

（提示：ni ξ=0.2； 答案：n

g Q =284.7 kPa ；模拟题3-67）

思考题第1题图 思考题第2题图

2、某灌注桩，桩径0.8m ，桩顶位于地面下2m ，桩长8m ，土层参数见上图。计算当地水位从-2m 降至-7m 时引起的单桩负摩阻力的下拉荷载。

（提示：水下用有效重度，故水位不同引起的下拉荷载也不同；答案：n g Q =436.2 kPa ；模拟题3-68）

3、某预制桩截面为0.3m ×0.3m ，桩长22m ，桩顶位于地面下2.0m ，土层参数见下表。当地水位从-2.0m 降至-22.7m 时，试计算由于基桩负摩阻力产生的下拉荷载。