浅谈负摩阻力
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。
浅议桩基负摩阻力
浅议桩基负摩阻力1.引言- 论文的背景介绍- 目的和意义阐述2.桩基负摩阻力的概念及形成机理- 桩基负摩阻力的定义- 负摩阻力形成的机理及主要因素- 负摩阻力与桩身受到的荷载关系3.桩基负摩阻力的计算方法- 基于静力法的计算方法- 基于动力法的计算方法- 基于试验方法的计算方法- 各种方法的适用范围及其优缺点分析4.桩基负摩阻力的影响因素- 桩土界面的摩擦特性影响- 土层物理力学特性影响- 施工方法的影响5.桩基负摩阻力的应用实例- 国内外实际项目中的应用- 实例中桩基负摩阻力的计算方法和影响因素分析- 实例研究成果的总结和启示结论- 桩基负摩阻力的研究现状和未来发展趋势- 桩基负摩阻力的重要性和应用前景分析第一章节：引言随着城市化进程的不断加速，建筑物的高度、规模和复杂性也随之不断提高，更高的技术要求也在城市建筑的基础工程中得到了体现。
桩基工程是其中一项基础工程，广泛应用于高层、特大型结构或地质条件较差的建筑物中，具有承受大荷载、传递荷载的功能。
在桩基工程中，桩身所受到的摩阻力是重要的荷载分担形式之一，而负摩阻力则是桩身所受到的荷载分担形式之一。
负摩阻力指的是桩体在静态荷载作用下，土体对桩体产生的力与荷载方向相反，对于提高桩基工程的可靠性和安全性具有重要意义。
本文主要讨论桩基负摩阻力的影响因素、计算方法及应用实例等相关研究。
首先，介绍桩基负摩阻力的概念及形成机理，主要从负摩阻力的定义、形成机制和与荷载的关系等方面来阐述，为进一步展开研究奠定基础。
然后，提出桩基负摩阻力的计算方法。
介绍静力法、动力法和试验方法，详细介绍每种方法的基本原理和应用范围，并对其优缺点进行比较分析，以期能够为实际工程设计提供一些帮助。
其次，分析了影响负摩阻力形成的主要因素，包括土层的物理力学特性、桩土界面的摩擦特性、施工方法及操作等。
本部分探讨各种因素对计算值的影响，同时提出了如何合理避免负摩阻力等问题，以期更好地处理实际工程的问题。
负摩阻力系数
负摩阻力系数
负摩阻力系数是空气动力学中一个重要的概念，它可以衡量物体在空气中的流体阻力。
它有助于理解飞机如何在空中飞行，也有助于预测飞行物体的性能上的特征。
在本文中，我们将讨论负摩阻力系数的定义、计算方法和在空气动力学中的应用。
首先，负摩阻力系数是用来衡量在空气中流体阻力的一个重要参数。
负摩阻力系数可以定义为：负摩阻力系数=流体阻力÷体积质量。
因此，负摩阻力系数可以用来描述物体在空气中的特性，以及它在空气流动的阻力的大小。
负摩阻力系数的计算方法是：一个物体在特定的流体动力学条件下，其负摩阻力系数是由流体动力学分析得出的。
该系数的计算包括三个步骤：确定物体的流体动力学参数，将参数输入流体动力学分析软件，分析后得出最终负摩阻力系数。
负摩阻力系数在空气动力学中具有重要的意义。
它可以帮助人们理解和预测飞行物体的性能特性。
例如，负摩阻力系数可以用来衡量飞机在空中的速度变化，以及预测飞机的最大速度。
此外，它还可以用来帮助设计飞行器的外形，以及研究流体动力学中流体阻力的影响。
总之，负摩阻力系数是一个重要的概念，它可以帮助我们理解和预测飞行器的性能特性。
负摩阻力系数的计算方法也比较简单，并且在空气动力学中具有重要的应用价值。
此外，负摩阻力系数也可以用来指导飞行器设计，并且可以帮助我们了解流体动力学中流体阻力的影响。
因此，负摩阻力系数在飞机设计及空气动力学上有着重要的作
用。
负摩阻力
负摩阻力：以桩负摩阻力为例，就是当桩身穿越软弱土层支承在坚硬土层上，当软弱土层因某种原因发生地面沉降时，桩周围土体相对桩身产生向下位移，这样使桩身承受向下作用的摩擦力，软弱土层的土体通过作用在桩侧的向下的摩擦力而悬挂在桩身上;这部分作用于桩身的向下摩擦力，称为负摩阻力。
按受力情况桩分为：端承桩和摩擦桩二种判断砂井与砂桩区别标1、功能区别桩本身是承受荷载的而砂井本身增加的地基承载力一般不计，仅用来排水固结土基2、施工区别砂桩直径较大，成孔后直接灌砂振动密实，成桩后就能发挥承载作用砂井直径较小（70左右），所以成孔后，要用编制袋等盛砂入孔。
之后一般要堆载预压，砂井就起排水管的作用，进程缓慢得让你难受。
现在类似的有塑料排水板，为加快固结，常采用真空排水。
砂井不需振实，能保持自然状态就可。
附加应力在地基中的分布规律如图集中力在地基中引起的附加应力是向深部、四周传播.1.在集中力Ｆ作用线上,σz随深度增加而递减；2、在地面下水平面上,σz向两侧逐渐减小；3、在r＞０的竖直线上，随ｚ的增加，σz从小增大，至一定深度后又随ｚ的增加而变小；4、距离地面越远，附加应力分布的范围越广当地基表面作用有几个集中力时，可分别算出各集中力在地基中引起的附加应力，然后根据应力叠加原理求出附加应力的总和。
在实际工程中，建筑物荷载都是通过一定尺寸的基础传递给地基的。
对于不同的基础形状和基础底面的压力分布，都可利用布氏公式，通过积分法或等代荷载法求得地基中任意点的附加应力值σz。
具体求解时又分为空间和平面问题的附加应力。
若基础的长度与宽度之比l/b＜10时，地基中的附加应力计算问题属于空间问题。
直剪试验中三种不同试验方法1.快剪：试样施加竖向压力σ后，立即快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。
2.固结快剪：允许试样在竖向压力下充分排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。
3.慢剪：允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，以缓慢速率施加水平剪应力使试样剪切破坏。
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。
桩基础负摩阻力的防治对策分析
桩基础负摩阻力的防治对策分析桩基础是建筑工程中常用的基础类型，其优点在于可以通过加深的方法抵消土壤反力的影响，具有较好的承载能力。
在桩基础的设计与施工过程中，负摩阻力是一个常见的问题。
本文将对桩基础负摩阻力的防治对策进行分析。
一、负摩阻力的原因桩基础负摩阻力又称为摩擦阻力，它的作用是接受上部荷载并将其传递到土体中。
负摩阻力的产生原因是由于桩身与周围土体之间的摩擦力，从而形成一个外形为椭圆形的摩擦带，带状区域内土体与桩壁之间的摩擦力与桩顶承载的力矩相等，从而形成一个与桩身都负向相反的阻力。
二、负摩阻力的危害由于负摩阻力的存在，可能会影响桩基础的承载能力和工程质量，进一步对工程的安全性产生风险。
具体表现如下：1、减小了桩基础的有效长，导致桩基础的承载能力降低。
2、负摩阻力发展速度快，对桩基础的稳定性造成影响。
3、负摩阻力的作用周期长，会增加桩基础的荷载变形，导致工程的整体结构变形。
三、负摩阻力的防治对策负摩阻力在桩基础建设中是无法避免的，但是在实践中可以采取有效的措施降低其负面影响，具体如下：1、正确的设计方案：在桩基础的设计阶段，应合理地选取桩身直径、长度和孔隙率等参数，争取降低摩擦带面积，从而减少负摩阻力的产生。
2、挖孔优化：桩基础的挖孔施工对桩身周围土体的影响很大，会直接影响负摩阻力的大小。
在实际工程中，可以采用泥浆壁型、套管等方式优化挖孔施工过程，使得周围土体的密实程度更高，从而减少负摩阻力的产生。
3、施工工艺优化：在桩基础施工过程中，采用预灌注法、振动沉桩等方法可以加强桩基础承载能力，同时减少负摩阻力的产生，从而达到提高工程质量的目的。
四、结论负摩阻力在桩基础建设中是无法避免的，但是可以通过优化设计方案、挖孔施工和施工工艺等手段控制其产生，降低其危害。
针对不同的工程需求，可以采取不同的对策，力求提高工程的安全性、稳定性和承载能力，确保工程质量。
四、关于桩的负摩阻
42
44
38 153
46
40 160
48
41.5 167
50
43 174
34.5 36.5 139 146
0.52 0.48 0.44 0.40 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21 0.19
l0为构件计算长度；b为矩形截面的短边尺寸；r为圆形截面的半径；i为 截面最小回转半径； 构件计算长度l0 ，当构件两端固定时取0.5l；当一端固定一端为不移动 的铰时取0.7l；当两端均为不移动的铰时取l；当一端固定一端自由时取 2l。l为构件支点间长度。
基桩的横向容许承载力将由桩
身材料的抗弯强度或侧向变形条
件决定。
（二）单桩横向容许承载力的确定方法 1.水平静载试验法
获得单桩承载力最可靠的方法
（1）试验装置 （2）试验方法
单向多循环加卸载法 慢速连续加载法 基准柱
静载试验法
百分表：测水平位移
（a）试验装置
千斤顶：加载装置
（1）单轴水平静载试验
分析计算法
2.分析计算法
根据某些假定（后述）而建立的理论（弹性地基梁理论），计算桩在横向荷 载作用下，桩对土的作用力和桩身截面应力，验算桩侧土和材料的强度与稳定 性，从而确定桩的横向容许承载力。
侧向容许土抗力验算
分析计算法
桩与材料截面验算
三、按桩身材料强度确定单桩承载力
– 验算桩身截面强度 。
– 进行桩身压屈稳定的验算 。
3. 中性点位置的确定 中性点位置取决于桩与土的相对位移
产生负摩阻力的范围就是桩侧土层对桩产生
相对下沉的范围。
桩侧土压缩变形大，桩底土坚硬，中性点下 移；反之中性点上移。
浅谈桩基负摩阻力
浅谈桩基负摩阻力摘要：本文对变电站桩基设计过程中是否需要考虑桩基负摩阻力的问题进行了深入探讨，采用工作中遇到的两个变电站工程实例进行了对比分析，思考在广东的软弱土层地区，淤泥质土等软弱土层的固结沉降引发的桩基负摩阻力的问题，证明桩基负摩阻力是不可忽略的设计参数之一。
设计人员需要知晓工程中为何会产生桩基负摩阻力，影响负摩阻力的相关因素等问题，在设计过程中予以重视，从而避免因其引起工程事故。
关键词：变电站工程；软弱土层；桩基负摩阻力1.背景广东地区很多工程的地基都存在较厚的软弱土层，如淤泥质土、淤泥质黏性土、松散状态的砂土层、未经处理的填土等，其力学性质较差，表现出欠固结性。
在这些地区，设计人员普遍采用桩来处理大型工程地基，当桩基自身的沉积远小于桩周围土体的沉降量时，周围的土体就会对桩体产生桩侧负摩阻力，并对其作用一个下拉荷载，这样非常容易造成桩身破坏或其他破坏情况。
当我们选择采用桩基础时会涉及到是否需要考虑桩基负摩阻力，如何考虑的问题，桩基负摩阻力考虑得是否得当关系到桩基承载力计算是否准确，在软土地基区域，因其固结沉降在桩侧引发的负摩阻力关系到整个工程的结构安全及工程危害性，具有非常重要的意义。
2.工程概况工程案例一：220千伏某某变电站位于广东省揭阳市，站址距揭阳市区约有9.0千米，距磐东镇约5.3千米，距榕江南河北岸约200米，距科技大道约60米，交通便利。
变电站站址原始地貌为平原（冲积成因），原为鱼塘及水田，后经改造现站址北部为鱼塘，南侧为荒地和种植经济作物的农田。
场地自然高程（1985国家高程）为1.82～3.52m。
根据《220千伏某某变电站施工图设计阶段岩土工程勘测报告》得知，站址场地下存在厚度为17.22～25.32米不等的淤泥层，分布较广，平均厚度为19.80米，包括平均厚度约12米的流塑性淤泥及平均厚度约6.5米的淤泥质土，计算得知变电站整个场地需填砂厚度约为5.50米，其中未考虑固结下沉深度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅谈负摩阻力
[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。
五、负摩阻力的防治措施
打桩前，先预压地基土，从根本上消除负摩阻力的产生；在产生负摩阻的桩段安装套筒或者把桩身与周围土体隔离，这种方法会使施工难度加大；在桩身涂滑动薄膜[如涂沥青]，目前这种方法应用比较普遍，效果也不错；通过降低桩上部荷载，储备一定承载力；在地基和上部结构允许有相对较大沉降的情况下，采用摩擦桩；采用一定的装置消除负摩阻力。
下面介绍一种消除负摩阻力的装置：它由设置在桩体外周的卸荷套及卸荷套与桩体之间的润滑隔离层构成。
卸荷套使桩体与周围土层完全隔开并由桩体带动在打桩时与之同步下沉，而当桩周土层沉陷时，卸荷套依靠隔离层内润滑材料的作用，可随土层相对桩体自由下沉而不将下拽力传给桩体，从而有效地消除了负摩阻力的作用。
可广泛用于各种软基地层拟用桩基础的工程中。
六、负摩阻力的群桩效应[研究大多数是单桩，实践中基本是群桩
这个跟我们的研究方法有关系，目前我们的现场实践方面的研究方法都是针对单一桩体的。
另外，群桩方面的研究，运用数值分析方法也有不少研究。
群桩的现场研究很值得期待呀。
七、端承桩产生负摩阻的可能性大于摩擦桩
（1）对于摩擦型桩基，当出现负摩阻力对基桩施加下拉荷载时，由于持力层压缩性较大，随之引起沉降。
桩基沉降一出现，土对桩的相对位移便减小，负摩阻力便降低，直至转化为零。
（2）对于端承型桩基，由于其桩端持力层较硬，受负摩阻力引起下拉荷载后不致产生沉降或沉降量较小，此时负摩阻力将长期作用于桩身中性点以上侧表面。
因为端承型桩，桩身基本不动，只要地基沉降，基本都是相对位移。
八、负摩阻力的计算方法
负摩阻力大小的确定关键在于上面提到的确定中性面，这个定了，计算按模型假设和常规的侧阻力计算一样。
给大家把经常用的方法介绍一下，个人认为比较全面系统的，国内规范一般只提有效应力法(2)。
（1）总应力法；
（2）有效应力法，详见《建筑桩基技术规范》JGJ94-94；
（3）原位测试结果法[静探法、标贯法]工程地质手册中有说明；
（4）高应变动力桩检测；
《建筑桩基技术规范》JGJ94-94中规定，对可能出现负摩阻力的桩基，宜按下列原则设计：（1）对于填土建筑场地，先填土并保证填土的密实度，待填土地面沉降基本稳定后成桩；（2）对于地面大面积堆载的建筑物，采取预压等处理措施，减少堆载引起的地面沉降；（3）对位于中性点以上的桩身进行处理，以减少负摩阻力；
中性点在桩身某一深度处的桩土位移量相等，该处称为中性点。
中性点是正、负摩阻力的分界点。
（4）对于自重湿陷性黄土地基，采用强夯、挤密土桩等，先行处理，消除上部或全部土层的自重湿陷性；
（5）采用其他有效合理的措施。
综上所述，地基问题是很复杂的，而理论研究往往又与工程实践相距甚远。
所以要依据理论，但不要完全依赖于理论，对具体工程作具体分析。
例如上面提到的负摩阻力的产生，从理论上来说是对的，但要在工程实践中具体介定却很困难，估算可以作为参考，但不要作为定论。
又如采用隔离的方法，故然可以避开负摩阻力，但有用的正摩阻力也被“避开”了。
如果采用套筒，桩周又失去了侧限，反而不利。
生产实践中会遇到很多预料不到的问题，并不是想象的那么容易。
负摩阻力桩的桩土相互作用十分复杂。
尽管国内外对这个问题的研究持续了约七十年，但许多问题还有待进一步的研究。
参考文献：。