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1、中南汽车运输第2期34MiddleSouthAutomotiveTransportation2000年6月文章编号:1003-2762(2000)02-0034-03桥梁桩基负摩阻力的计算张海民(广东省公路勘察规划设计院,广东广州 510507)摘 要:主要介绍在软弱土层中,桩身负摩阻力的确定,并结合汕汾(汕头—汾水关)高速公路施工图,举例说明负摩阻力计算的详细方法与步骤。关键词:高速公路;软弱土层;桩基;负摩阻力计算就上移。由此可知,中性点的位置即产生负1 关于负摩阻力摩阻力的深度随条件的不同而变动。在软弱可压缩土层上修建桥梁桩基础,当桩穿过该软弱可压缩土层时,
2、由于地表面上有较大的竖向荷载作用,或因地下水位的下降或因土层属欠固结状态而引起桩侧软弱土层压缩下沉,当桩侧土的下沉量大于桩所受荷载后的沉降量(包括桩身压缩及桩底下沉)时,则桩侧土相对于桩身向下位移,这时下沉桩侧土对桩身产生向下作用的摩阻力就称负摩阻力。2 负摩阻力大小的确定一般来说,当桩侧发生负摩阻力时,负摩阻力不一定发生于整个软弱土层深度内,它图1 桩基受力示意图与桩土的压缩固结度、桩本身的压缩、软弱土层的厚度、桩底持力层的刚性以及桩的设量根据试验结果分析,且据有关文献建议,方法、桩长及桩的横截面形状等因素有关。中性点的深度(至地面算起)当桩到达一定深度后,桩侧
3、土与桩之间h1=0.77h3～1.0h3(1)不再发生相对位移,这时负摩阻力为零。在式中:h1—产生负摩阻力的深度;这深度以上,桩身所受的是负摩阻力;在这深h3—桩侧软弱压缩层的总厚度。度以下,桩的沉降量大于桩侧软弱土的下沉当桩底持力层较差时,可取h1≈0.8h3;量,桩身上仍为向上作用的正摩阻力,正负摩当桩底持力层为砂土时,可取h1≈0.9h3;当阻力变换处的位置称为中性点(如图1)。中桩底持力层为坚固土时,h1=1.0h3。性点位置的确定与作用荷载及桩周土的性质桩的负摩阻力强度与基桩的沉降以及桩有关。当桩侧土压缩变形大,桩底土强度大,侧土压缩沉降、沉降速率、稳
4、定历时等因素有桩位位移小时,中性点的位置就较低;当桩底关,且它随时间的变化和分布也较复杂,确定土强度较差,桩的位移变大,则中性点的位置桩负摩阻力强度的大小,实质上也是研究产©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.中南汽车运输总第79期MiddleSouthAutomotiveTransportation35生负摩阻力的桩侧土的抗剪强度特征及桩侧Anf—产生负摩阻力深度h1范围内桩的应力状态以及桩与土的粘着力问题。一般身表面积,Anf=2πrh1,r为桩截面半认为,桩侧土与桩的粘着
5、力和桩表面负摩阻径。力的大小取决于土的抗剪强度。需要指出的是,利用(4)式求算作用于单据有关文献建议:在软弱粘土层中,其负桩上的极限负摩阻力不应大于单桩所分配承摩阻力强度最大值为受的桩周下沉土重(按相邻桩距之半计算,其f=1/2qu(2)深度为中性点的深度)。式中:f—负摩阻力强度的最大值(kPa);由此可得,考虑负摩阻力作用时,单桩轴qu—软弱粘土层的无侧限抗压强度向受压容许承载力需要满足下列要求:(kPa)。P1+P5-P6<1/K1(P2+P3)-P4/K2(5)位于软弱土层上或软弱土层之间的其它式中:P1—作用于桩顶上的设计荷载;薄土层,由于软弱粘土层下沉
6、,也将对桩产生P2—桩底的极限支承力;向下作用的负摩阻力,这时可假定这些土与P3—桩侧极限正摩阻力;桩身材料间的摩擦面与该土的内摩擦面相P4—桩侧最大负摩阻力;等,则该土层的负摩阻力强度的最大值可按P5—桩身自重;下式计算:P6—桩所占同体积的土重;f=γhKtg<(3)3K1—安全系数,K1=2;式中:γ—土的容重(kN/m);K2—安全系数,可将负摩阻力最大值h—计算处深度(m);作外荷载施加于桩上考虑,即K2=1。K—土的侧压力系数,钻孔桩取静止土压力系数(一般取Kn=0.5);3 举例<—土的内摩擦角。求得负摩阻力强度最大值后,将其乘以汕汾高速公路东溪河大
7、桥0#台桩基的产生负摩阻力深度范围内桩身表面积,可得计算。钻孔资料地质情况如表1(钻孔编号:到作用于桩身的总极限负摩阻力,即ZK561,孔口标高4.40m)。本例中除表1数P4=fAnf(4)值取至工程地质勘察报告之外,其余数值均查看规范取值。式中:P4—极限负摩阻力(kN);表1 钻孔资料地质情况层底标高层厚容重 剪切指标桩周极限摩阻力容许承载力名称-3τ/m/m/kN·m凝聚力C/kPa内摩擦角
8、4.108
