基樁負(fù)摩阻力的計(jì)算

《基樁負(fù)摩阻力的計(jì)算》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、基樁負(fù)摩阻力的計(jì)算巖土工程方楹1122090001摘要：分析了摩阻力與軸力的關(guān)系、負(fù)摩阻力產(chǎn)生的原因以及負(fù)摩阻力時樁的影響，論述了不同情況下負(fù)摩阻力的計(jì)算方法。關(guān)鍵詞：樁負(fù)摩擦阻力計(jì)算方法NegativeFrictionalResistanceForCalculationofFoundationPileAbstract:Thispaperanalyzestherelationshipbetweenfrictionalresistenceforceandaxialforce,exertingcauseofnegativefrictionalforceanditsinfluencepi

2、le.Thecalculationmethodofnegativefrictionalforceunderdifferentconditionisdescribed.Keywords:pile;negativefrietionalresistaneeforce:ealeulation;method1負(fù)摩阻力的產(chǎn)生樁在豎直的軸向荷載作用下，樁身橫截面產(chǎn)生了軸向內(nèi)力和位移，由此樁土之間就有了相對位移，于是土對樁側(cè)產(chǎn)生了摩阻力，相應(yīng)于樁尖的位移，則產(chǎn)生了對樁端的阻力。通過樁側(cè)摩阻力和樁端阻力，樁將荷載傳給土體。即樁側(cè)總摩阻力和樁端阻力之和等于樁頂軸向荷載。樁的荷載傳遞以及樁的位移，體現(xiàn)了

3、樁在軸向荷載作用下的工作性能。圖1(b)為一根進(jìn)行靜載試驗(yàn)的樁，若在樁身中每隔一段距離埋設(shè)應(yīng)力測量元件，當(dāng)樁頂作用有軸向壓力P時，根據(jù)量測結(jié)果，可畫出樁身軸力的分布曲線，如圖1(c)所示。然后找出軸力分布曲線的函數(shù)式P(z)，這個曲線和函數(shù)P(z)表達(dá)了沿樁身深度:處的荷載傳遞關(guān)系，而摩阻力f(z)就是樁側(cè)單位面積上的荷載傳遞量。在樁身某一深度z處取出長度為dz的一小段樁體，其上下截面和側(cè)面的受力情況如圖1(a)所示，設(shè)樁的橫截面周長為U，根據(jù)該樁體單元體的平衡條件得:(1)則（2）上式表示摩阻力與軸力的基本關(guān)系。式中，摩阻力向上時，取正號，這時隨著深度的增加而減小，因而為負(fù)值，故

4、的大小分布可由上式求得。如果隨著深度的增加而增大，則為負(fù)值，其方向向下，則表示出現(xiàn)了負(fù)摩阻力的情況。樁土之間相對位移的方向，對于荷載傳遞的影響很大。在一般情況下，樁受軸向荷載作用后，樁相對于樁側(cè)土體作向下位移，使土對樁產(chǎn)生向上作用的摩阻力，稱正摩阻力。但是，當(dāng)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?xí)r，則土層相對于樁側(cè)向下位移，產(chǎn)生于樁側(cè)的向下的摩阻力稱為負(fù)摩阻力，如圖2。產(chǎn)生負(fù)摩阻力的情況有多種，例如:位于樁周的欠固結(jié)軟粘土或新填土在自重作用下產(chǎn)生固結(jié);大面積堆載使樁周土層壓密;在正常固結(jié)或稍微超固結(jié)的軟粘土地區(qū)，由于地下水位全面降低(如抽取地下水)，致使有效應(yīng)力增加，

5、因而引起大面積沉降;自重濕陷性黃土浸水后產(chǎn)生濕陷等。在這些情況下，土的自重和地面上的荷載將通過負(fù)摩阻力傳遞給樁，負(fù)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，對人土深度相同的樁來說，若有負(fù)摩阻力發(fā)生，則樁的外荷載增大，樁的承載力相對降低，樁基沉降加大，這在確定樁的承載力和樁基設(shè)計(jì)中應(yīng)予以注意。2負(fù)摩阻力的計(jì)算樁側(cè)負(fù)摩阻力問題，實(shí)質(zhì)上和正摩阻力一樣，如果得知土與樁之間的相對位移以及負(fù)摩阻力與相對位移之間的關(guān)系，就可以了解樁側(cè)負(fù)摩阻力的分布和樁身軸力的變化了。圖3(a)表示一根承受豎向荷載的樁，樁身穿過正在固結(jié)中的土層而達(dá)到堅(jiān)實(shí)土層。在圖3(b)中，曲線1表示土層不

6、同深度的位移，曲線2為該樁的截面位移曲線。曲線1與曲線2之差為樁土之間的相對位移。曲線2和曲線1的交點(diǎn)為樁土之間不發(fā)生相對位移的截面位置，稱為中性點(diǎn)。在點(diǎn)之上，土層產(chǎn)生相對于樁身的向下位移，在這部分樁長范圍內(nèi)出現(xiàn)負(fù)摩阻力。在點(diǎn)之下，樁截面產(chǎn)生相對于土層的向下位移，因而在樁側(cè)產(chǎn)生正摩阻力。圖3(c)及(d)分別為樁側(cè)摩阻力曲線和樁身軸力曲線。其中為負(fù)摩阻力引起的樁身最大軸力(又稱下拉力)，為總的正摩阻力。從圖中可知，在中性點(diǎn)處樁身軸力達(dá)到最大值，而樁端總阻力。由于樁周土層的固結(jié)是隨時間而發(fā)展的，所以土層豎向位移和樁身截面位移都是時間的函數(shù)。在一定的樁頂荷載尸作用下，這兩種位移都隨時間

7、而變，因此中性點(diǎn)的位置、摩阻力以及軸力都相應(yīng)發(fā)生變化。如果在樁頂荷載作用下的截面位移已經(jīng)穩(wěn)定，以后才發(fā)生樁周土層固結(jié)，那么土層固結(jié)的程度和速率是影響負(fù)摩阻力的大小和分布的主要因素。固結(jié)程度高，地面沉降大，則中性點(diǎn)往下移;固結(jié)速率大，則負(fù)摩阻力增長快，不過負(fù)摩阻力的增長要經(jīng)過一定時間才能達(dá)到極限值。在這個過程中，樁身在負(fù)摩阻力作用下產(chǎn)生壓縮。隨著負(fù)摩阻力的產(chǎn)生和增大，樁端處的軸力增加，樁端沉降也增大了。這就必然帶來樁土相對位移的減小和負(fù)摩阻力的降低，而逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。