文档介绍：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;method
1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:
(1)
则(2)
上式表示摩阻力与轴力的基本关系。式中,摩阻力向上时,取正号,这时随着深度的增加而减小,因而为负值,故的大小分布可由上式求得。如果随着深度的增加而增大,则为负值,其方向向下,则表示出现了负摩阻力的情况。
桩土之间相对位移的方向,对于荷载传递的影响很大。在一般情况下,桩受轴向荷载作用后,桩相对于桩侧土体作向下位移,使土对桩产生向上作用的摩阻力,称正摩阻力。但是,当桩周土体因某种原因发生下沉,其沉降速率大于桩的下
沉时,则土层相对于桩侧向下位移,产生于桩侧的向下的摩阻力称为负摩阻力,如图2。产生负摩阻力的情况有多种,例如:位于桩周的欠固结软粘土或新填土在自重作用下产生固结;大面积堆载使桩周土层压密;在正常固结或稍微超固结的软粘土地区,由于地下水位全面降低(如抽取地下水),致使有效应力增加,因而引起大面积沉降;自重湿陷性黄土浸水后产生湿陷等。在这些情况下,土的自重和地面上的荷载将通过负摩阻力传递给桩,负摩阻力不但不能成为桩承载力的一部分,反而变成施加在桩上的外荷载,对人土深度相同的桩来说,若有负摩阻力发生,则桩的外荷载增大,桩的承载力相对降低,桩基沉降加大,这在确定桩的承载力和桩基设计中应