四、關于樁的負摩阻

1、四、樁的負摩阻力 1. 負摩阻力產生的原因概念：當樁周土體因某種原因發(fā)生下沉，其沉降速率大于樁的下沉時，則樁側土就相對于樁作向下位移，而使土對樁產生向下作用的摩阻力，即稱為負摩阻力。危害：樁的負摩阻力的發(fā)生將使樁側土的部分重力傳遞給樁，因此，負摩阻力不但不能成為樁承載力的一部分，反而變成施加在樁上的外荷載，樁基沉降加大。產生原因(1)在樁基礎附近地面有大面積堆載，引起地面沉降，對樁產生負摩阻力，對于橋頭路堤高填土的橋臺樁基礎，地坪大面積堆放重物的車間、倉庫建筑樁基礎，均要特別注意負摩阻力問題；(2)土層中抽取地下水或其他原因，地下水位下降，使土層產生自重固結下沉；(3)樁穿過欠固結土層(如填土

2、)進入硬持力層，土層產生自重固結下沉； (4)樁數(shù)很多的密集群樁打樁時，使樁周土中產生很大的超空隙水壓力，打樁停止后樁周土的再固結作用引起下沉；(5)在黃土、凍土中的樁，因黃土濕陷、凍土融化產生地面下沉。正摩擦負摩擦摩阻力示意圖 深度2.負摩阻力大小的確定 強度負摩阻力的深度：就試樁周土對樁相對下沉的范圍。它與樁周土的壓縮、固結、樁身壓縮及樁底下沉等直接有關。 中性點：正負摩阻力變換的位置。3. 中性點位置的確定中性點位置取決于樁與土的相對位移 產生負摩阻力的范圍就是樁側土層對樁產生相對下沉的范圍。樁側土壓縮變形大，樁底土堅硬，中性點下移；反之中性點上移。中性點計算按照右圖計算土體變形和樁身變

3、形繪圖找出相對位移為零的點中性點深度按經驗估算hn=(0.71.0) h04. 負摩阻力計算負摩阻力強度取決于抗剪強度軟粘土層：太沙基建議的方法qn=qu/2其中：qn為軟粘土無側限抗壓強度 其他土層：用法K側壓力系數(shù)取0.20.5負摩阻力下拉荷載負摩阻力乘以樁表面積Nn=quAhq其中：Ahqhn范圍內的樁身表面積 （2rhn）上式計算的Nn不能大于單樁所分配承受的樁周土重（按相鄰樁距之半）單樁承載力驗算負摩阻力作為荷載計算P+Nn+W PP=（PSU+PPU）/2其中：PSU樁側極限正摩阻力 PPU樁底極限阻力作業(yè)：一鉆孔灌注樁，樁徑0.8m，樁長l010m，穿過軟土層，樁端持力層為礫石，

4、地下水位在地面下1.5m，地下水位以上軟土的天然重度g17.1kN/m3，地下水位以下土的浮重度g9.5kN/m3 。現(xiàn)在樁頂四周地面大面積填土，填土荷重p 10kN/m2 ，計算因填土對該單樁造成的負摩阻下拉荷載標準值。0.00-1.5-10.0P10kN/m3三、單樁橫軸向容許承載力確定系指樁在與樁軸線垂直方向受力時的承載力。 應從保證樁身材料、地基強度與穩(wěn)定、樁頂水平位移的使用要求方面來確定。（一）破壞機理第一種情況：樁的相對剛度較大受橫向力作用樁身撓曲變形不明顯，如同剛體一樣圍繞樁軸某一點而轉動，如果不斷增大橫向荷載，則可能由于樁側土強度不夠而失穩(wěn)，使樁喪失承載力或破壞?；鶚兜臋M向容許

5、承載力可能由樁側土的強度決定。 第二種情況：樁的相對剛度較小由于樁側土有足夠大的抗力，樁身發(fā)生撓曲變形，其側向位移隨著入土深度增大而逐漸減小，以至達到一定深度后幾乎不受荷載影響。形成一端嵌固的地基梁，樁的變形呈波狀曲線。如果不斷增大橫向荷載，可使樁身在較大彎矩處發(fā)生斷裂或使樁發(fā)生過大的側向位移超過了樁或結構物的容許變形值。 基樁的橫向容許承載力將由樁身材料的抗彎強度或側向變形條件決定。 1.水平靜載試驗法獲得單樁承載力最可靠的方法（1）試驗裝置（2）試驗方法單向多循環(huán)加卸載法慢速連續(xù)加載法基準柱（二）單樁橫向容許承載力的確定方法（1）單軸水平靜載試驗（a）試驗裝置百分表：測水平位移千斤頂：加載

6、裝置（b）測試方法逐級連環(huán)加載法循環(huán)加載法（c）極限荷載和橫軸向容許承載力的確定靜載試驗法單樁水平靜載荷試驗試驗裝置： 加荷系統(tǒng)：千斤頂、試樁 位移觀測系統(tǒng)：百分表 單樁水平承載力確定圖4.0 單樁水平靜載荷實驗裝置每級荷載大小 約為預估水平極限承載力的（1/10-1/15）。 讀數(shù)方法 每級荷載施加后，恒載4min測讀樁頂水平位移，然 后卸載至零，停2min測讀殘余水平位移，如此循環(huán)5次，再施加下一級荷載。 終止加載條件 樁身折斷 樁頂水平位移超過3040mm 樁側地表出現(xiàn)明顯裂縫或隆起。水平靜載荷試驗方法4.樁基礎單向多循環(huán)加卸載法 可模擬基礎承受反復水平荷載。試驗方法橫向臨界荷載與極限荷

7、載的確定(b) 測試方法的具體步驟循環(huán)加載法在某級荷載下持荷10min，讀數(shù)，記錄水平位移，然后卸荷至010min后，讀回彈位移，然后再加上原數(shù)荷載，即為一個循環(huán)。每級荷載按上述步驟循環(huán)56次，然后加下一級荷載，然后再循環(huán)。直到樁達極限荷載為止。繪制位移時間曲線。（Ut）靜載試驗法慢速連續(xù)加載法 試驗方法橫向臨界荷載與極限荷載的確定 逐級連續(xù)加載法分級施加水平荷載，測讀水平位移。直至破壞狀態(tài)。繪制荷載位移曲線（HU）靜載試驗法（c）極限荷載和橫軸向容許承載力的確定 循環(huán)加載法在繪制的位移時間曲線圖上，將各級荷載反復作用的位移值連起來。這就是該級荷載下的包絡線（圖3-48所示）若包絡線為向下凹時

8、，此時即可認為該級荷載為樁的破壞荷載，其前一級荷載即為極限荷載，靜載試驗法 采用逐級連續(xù)加載法分析荷載位移曲線，把相應于曲線上明顯下彎轉折點的荷載定為極限荷載。 求得容許承載力：靜載試驗法 通過以上按強度條件確定的極限荷載的位移往往已超過建筑物的容許水平位移，因而還應該按變形條件確定極限荷載，即以單樁的水平位移達到容許值時，所承受的荷載作為樁的容許承載力。另外：水平位移容許值樁身材料強度（抗裂）土發(fā)生橫向抗力的要求（彈性狀態(tài)）墩（臺）頂橫向位移的要求（上部構造）確定 目前水平靜載試驗中，對鉆孔灌注樁，常取試樁在地面處水平位移不超過6mm，以此確定單樁橫向容許承載力的判定標準。參見P93頁圖3-

9、48。 按 6mm位移：P=150kN 強度條件：P=250/2=125kN靜載試驗法分析計算法2.分析計算法 根據(jù)某些假定（后述）而建立的理論（彈性地基梁理論），計算樁在橫向荷載作用下，樁對土的作用力和樁身截面應力，驗算樁側土和材料的強度與穩(wěn)定性，從而確定樁的橫向容許承載力。分析計算法側向容許土抗力驗算樁與材料截面驗算三、按樁身材料強度確定單樁承載力驗算樁身截面強度 。 進行樁身壓屈穩(wěn)定的驗算 。（一）軸向受壓1.樁配有普通箍筋 鋼筋混凝土軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)101214161820222426288.510.5121415.517192122.524354248556269768390971.00.980.950.920.870.810.750.700.650.600.563032343638404244464850262829.5313334.536.5384041.5431041111181251321391461531601671740.520.480.440.400.360.320.290.260.230.210.19l0為構件計算長度；b為矩形截面的短邊尺寸；r為圓形截面的半徑；i為截面最小回轉半徑；構件計算長度l0 ，當構件兩端固定時取0.5l；當一端固定一端為不移動的鉸時取0.7l；當兩端均為