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桩基负摩阻力的计算方法分析 　　【摘要】桩的负摩阻力是工程中的难点问题，在桩基工程的相关规程中，仅针对不同的类型的桩的计算方法有所异同，介绍桩基负摩阻力的计算方法发展及不断演变。为以后的工程设计提供一定的技术指导。 　　【关键词】负摩阻力 桩基 　　中图分类号：TU4 　　1负摩阻力介绍 　　负摩阻力是20世纪40年代后期才开始被人们逐渐认识的，桩的负摩阻力概念及其计算方法逐渐才被提出和应用；20世纪60年代提出了计算端承桩单桩下拖力的方法，假设桩身极限摩阻力已完全发挥，桩土位移发生于整个桩长范围内；20世纪60年代末，中性点的概念被提出，并先后出现各种各样计算中性点的计算方法，但归纳起来无非为理论近似公式及经验法等。 　　2负摩阻力计算方法 　　2.1 极限分析法 　　李光煜等[1]利用滑动测微计对钢管桩负摩阻力和水平位移进行了量测，并用分析桩的负摩阻力和中性点位置；张厚先[2]对有效应力法和基于有效应力法的作改进和完善，以提高湿陷性黄土地基大直径单桩负摩阻力计算的精度；陆明生[3] 通过对单桩的表面负摩擦力的模型试验研究和非线性平面有限元分析结果，结合总应力法和有效应力法，估算单桩下拉荷载的经验公式。 　　有效应力计算所得到的是桩侧负摩阻力的极限值，是对负摩阻力设计的保守计算，因此具有一定的局限性。我国的《桩基技术规范》（JGJ 94-94）规定的方法属于这种，采用一些经验公式以及从试验结果中推出的结论。当缺乏可参照的工程经验时，单桩负摩阻力标准值可按如下公式验算，对于摩擦型基桩取桩身计算中性点以上侧阻力为零，按下式验算基桩承载力。 　　2.2 荷载传递函数法 　　利用荷载传递函数求解单桩或群桩的负摩阻力。传递函数法把桩视为由许多弹性单元组成，每一单元与土体间用非线性弹簧相联系，以模拟桩土间的荷载传递关系，桩尖土也用线性或非线性弹簧表示，建立了单桩负摩阻力传递机理的力学模型；以荷载传递法建立了以佐藤梧双折线模型为基础桩基负摩阻力计算公式， 导出了适合于任意土体沉降曲线的基桩负摩阻力分段解析解。 　　这类方法假定桩由一系列的弹性单元组成，各单元桩与土之间的荷载传递关系用一系列非线性弹簧表示，非线性弹簧的力与位移之间的关系，即表示桩侧摩阻力qs（z）与桩身位移s（z）间的关系，称之为传递函数（有时也把桩端阻力Qb～s（z）之间的关系称之为传递函数）。 　　2.3 弹性和弹塑性理论法 　　该法假定土体为弹性或弹塑性连续体，求解基本上都是以Mindlin解或以有限元格式为基础。 　　弹性或弹塑性理论法假定土体为弹性或弹塑性连续体，将桩分成若干个受力的单元。通过桩体的位移与其相邻的土体的位移协调关系，再以Mindlin解或以有限元格式为基础求解。高绍武等[4]提出了利用Biot固结理论和Fredholm积分方程并借助Laplace变换求解来计算成层土中单桩负摩阻力的方法，属于弹性或弹塑性理论法。 　　高绍武等[4]利用Biot固结理论和积分方程方法研究了表面有堆载的层状地基中单桩负摩擦问题。假定土体为弹弹塑性连续体，将桩分成若干个受力的单元。根据层状饱和土的圆形载荷基本解得出了单桩在圆形均布载荷作用下在时间域内的第二类Fredholm积分方程组。运用Laplace变换，再结合传递和刚度矩阵传递到各个层中去，对变换域内的积分方程采用Schapery逆变换方法得到时域内单桩的近似积分方程。求解积分方程组并进行相应的数值逆变换，就可得出层状地基中的单桩在表面圆形均布载荷作用下的位移、轴力、孔压和桩侧摩阻力随时间的变化情况。轴对称条件下的Biot固结基本方程为： 　　2.4 剪切位移法 　　假定在在荷载在一定的范围内，桩的竖向沉降比较小，桩土之间不产生相对位移。桩产生位移时，桩周土体产生剪切应变。剪应力从桩侧表面沿着径向向四周扩散到周围的土体中去。利用Terzaghi一维固结理论和Cooke et al的剪切位移法，并考虑了桩土相互作用。 　　桩端处荷载位移可采用双曲线传递函数，根据桩身周围土位移和桩端土位移变形相容，可得桩侧摩阻力分布及桩轴力分布情况。 　　2.5 数值分析法 　　随着计算机技术的发展，人们开始用数值分析方法来计算负摩阻力问题，有限单元法在计算中能同时考虑影响桩基负摩阻力的因素。 　　国内规范中关于负摩阻力的计算公式多为经验公式，尽管公式简单、易用，但由于考虑的因素单一，得出的仅为最大中性点深度，属较为保守。JGJ94-94《建筑桩基技术规范》：该规范规定由持力层种类确定一个值或一个值域，指出了桩侧负摩阻力计算深度应按桩周土沉降与桩沉降相等的条件计算确定的原则，但未给出具体计算步骤。GBJ25-90《湿陷性黄土地区建筑规范》：该规范规定负摩阻力的数值宜通过现场试验确定，桩