4.桩基础
考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：
Q = ηn ⋅u∑ q l
n g i =1
n
n si i
q sn d η n = sax ⋅ say / πd + γ 4 m
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 k + Q ≤ Ra
n g
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。
4.桩基础
se sp ss c a ln o b d
S位移 负摩擦区
se − 地面土沉降量
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
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。
ηn —负摩阻力群桩效应系数；
sax 、 say —分别为纵横向桩的中心距；
n qs — o 以上桩周土厚度加权平均负摩阻力标准值；
γ 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 ＞1时，取 =1。
ηn
【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）。
4.桩基础
4.5 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。
负摩阻力系数 ξ n
ξn
0.15～0.25 0.25～0.40 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：
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？ 什么是负摩擦力？什么情况产生负摩擦力？ 2、什么是中性点？ 什么是中性点？ 3、如何计算负摩擦力？ 如何计算负摩擦力？ 4、工程中如何减小负摩擦力？ 工程中如何减小负摩擦力？
' σi
'
= p +σ
i −1
'
γi
1 σ γ i = ∑ γ m ∆z m 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；
4.桩基础
ξni
—桩周第 i 层土负摩阻力系数，按表5.4. 4-1 取值；
σ 'γ i —由土自重引起的桩周第 i 层土平均竖向有效应力；
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；
地下水位 粘土 侧阻力q 侧阻力 sk=40kPa 饱和重度γsat=18kN/m3 10m
粉质粘土 侧阻力q 侧阻力 sk=50kPa 饱和重度γsat=20kN/m3 砂卵石 侧阻力q 侧阻力 sk=80kPa 端阻力q 端阻力 pk =2500kPa 10m
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；
σ 1' = p + σ γ′1 = 60 + 40 = 100kPa
' σ 2 = p + σ γ′ 2 = 60 + 110 = 170kPa
负摩阻力标准值： 负摩阻力标准值：
qsn1 = ξ n1σ 1′ = 0.3 ×100 = 30kPa < qsk = 40kPa, 取qsn1 =30kPa
′ qsn2 = ξ n 2σ 2 = 0.4 × 170 = 68kPa > qsk = 50kPa, 取qsn2 =50kPa
下拉荷载： 下拉荷载：
n Q = ηnu ∑ qsi Li = 1.0 × 3.14 × (30 ×10 + 50 × 6) = 1884kN n g i n
4.桩基础
负摩阻力系数 ξ n
ξn
0.15～0.25 0.25～0.40 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 在同一类土中， 对于挤土桩， 取表中较大值， 土桩， 取表中较小值； 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； 大值；
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：
N k ≤ 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 负摩阻力引起基桩的下拉荷载 Qg ，并可按下式验 算基桩承载力：
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
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。
地下水位 粘土 侧阻力q 侧阻力 sk=40kPa 饱和重度γ 饱和重度 sat=18kN/m3 10m
粉质粘土 侧阻力q 侧阻力 sk=50kPa 饱和重度γ 饱和重度 sat=20kN/m3 砂卵石 侧阻力q 侧阻力 sk=80kPa 端阻力q 端阻力 pk=2500kPa 10m
2m
【解】
计算中性点深度： 计算中性点深度：
Ln = 0.8 L0 = 0.8 × 20 = 16m
第一层土： 第一层土： 第二层土： 第二层土：
σ γ' 1 = ∑ γ m ∆zm + γ i ∆zi = × 8 ×10 = 40kPa
m =1
i −1
1 2
1 2
σγ2
'
1 = 8 ×10 + ×10 × 6 = 110kPa 2
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
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
n si
= ξ ni σ
' 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：
σ = σ γi
' i '
4.桩基础
当地面分布大面积荷载时：
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 砂土 自重湿陷性黄土
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；
桩群外围桩自地面算起，桩群内部桩自承台底算起； —桩周第i 层土平均竖向有效应力；