建筑讲座：桩基础沉降的计算

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1、桩基础沉降的计算竖向荷载的作用下的沉降由以下三部分组成：1、桩身弹性压缩引起的桩顶沉降2、桩侧阻力引起的桩周土中的附加压力以压力角a向下传递，致使桩端下土体压缩而产生的桩端沉降3、桩端荷载引起桩端下土体压缩而产生的桩端沉降一、单桩沉降的计算1上述单桩沉降组成三分量的计算，都必须知道桩侧、桩端各自分担的荷载比，以及桩侧阻力沿桩身的分布图式，而荷蓑比和侧阻分布图式，不仅与桩的长度、桩与土的相对压缩性、土的剖面有关，还与荷载水平、荷载持续时间有关。因此．单桩沉降计算应根据工程问题的性质以及荷载的特点．选择与之相适应的计算方

2、法与参数。单桩沉降的计算方法1、荷载传递分析法2、弹性理论法3、剪切变形传递法4、有限单元法5、其它简化方法2二、群桩沉降的计算目前尚未有较为完善的桩基础沉降计算方法。规范GB5007推荐的群桩沉降计算方法，不考虑桩间土的压缩变形对沉降的影响,采用单向压缩分层总和法计算桩基础的最终沉降量。群桩的沉降量桩间土的压缩变形桩端平面以下土层的整体压缩变形桩身压缩桩端贯入变形3单向压缩分层总和法地基内的应力分布按实体深基础或其它方法计算41、实体深基础（桩距不大于6d)实体深基础桩基沉降计算经验系数应根据地区桩基础沉降观测资料及

3、经验统计确定。在不具备条件时，ψp值可按下表选用（1）桩基沉降计算经验系数应ψp51)考虑扩散作用时（2）实体深基础桩底平面处的附加压力p0k62)不考虑扩散作用时72、明德林应力公式采用明德林应力公式计算桩基础最终沉降量时，竖向荷载准永久组合作用下附加荷载的桩端阻力比a和桩基沉降计算经验系数，应根据当地工程的实测资料统计确定。84．5桩的负摩擦问题一、产生负摩擦的条件和原因在桩顶竖向荷载作用下，当桩相对于桩侧土体向下位移时，土对桩产生的向上作用的摩阻力，称为正摩阻力。当桩侧土体因某种原因而下沉，且其下沉量大于桩的沉降

4、(即桩侧土体相对于桩向下位移)时，土对桩产生的向下作用的摩阻力，称为负摩阻力。9产生负摩阻力的情况1、位于桩周欠固结的软粘土或新填土在重力作用产生固结；2、大面积堆载使桩周土层压密；3、由于地下水位全面降低，致使有效应力增加，因而引起大面积沉降；4、自重湿陷性黄土浸水后产生湿陷；5、地面因打桩时孔隙水压力剧增而隆起、其后孔压消散而固结下沉等。10中性点：曲线l表示土层不同深度的位移，曲线2为桩的截面位移曲线，曲线1和曲线2之间的位移差(图中画上横线部分)为桩土之间的相对位移，曲线1和曲线2的交点(o1点)为桩土之间不产

5、生相对位移的截面位置，称为中性点。几个重要概念：11下拉荷载Fn：图为桩侧摩阻力和桩身轴力曲线，其中Fn为负摩阻力的累计值，又称为下拉荷载FnFp为中性点以下正摩阻力的累计值。12从图中易知，在中性点O1点之上，土层产生相对于桩身的向下位移，出现负摩阻力τnz，桩身轴力随深度递增；在中性点O1点之下的土层相对向上位移，因而在桩侧产生正摩阻力τz，桩身轴力随深度递减。在中性点处桩身轴力达到最大值(Q+Fn)，而桩端总阻力则等于Q+(Fn-Fp)。13桩侧负摩阻力的危害可见，桩侧负摩阻力的发生，将使桩侧土的部分重力和地面荷

6、载通过负摩阻力传递给桩，因此,桩的负摩阻力非但不能成为桩承载力的一部分．反而相当于是施加于桩上的外荷载，这就必然导致桩的承载力相对降低、桩基沉降加大。14二、负摩阻力的计算1．单桩负摩阻力的计算(1)中性点的位置中性点的位置取决于桩与桩侧土的相对位移，原则上应根据桩沉降与桩周土沉降相等的条件确定。要精确计算中性点的位置是比较困难的，目前多采用近似的估算方法，工程实测表明，在可压缩土层L0的范围内，中性点的稳定深度Ln是随桩端持力层的强度和刚度的增大而增加的，其深度比Ln/L0可按下表的经验取用。15(2)负摩阻力强度精

7、确计算负摩阻力是复杂而困难的。目前的负摩阻力的计算方法与公式都是近似的和经验性的，使用较多的有以下两种：1）对于软土和中等强度粘土162）根据产生负摩阻力土层中点竖向有效覆盖压力计算173）对砂类土，可按下式估算18(3)下拉荷载的计算下拉荷载Fn为中性点深度Ln范围内负摩阻力的累计值，可按下式计算：192．群桩负摩阻力的计算对于桩距较小的群桩，群桩所发生的负摩阻力因群桩效应而降低，即小于相应的单桩值，这种群桩效应可按等效圆法计算群桩中任一单桩的下拉荷载：负摩阻力群桩效应系数：矩形面积：等效圆面积：等效圆半径：假设独立

8、单桩单位长度的负摩阻力τn由相应长度范围内半径为re形成的土体重量与之等效203、减小负摩阻力的工程措施1)．预制混旋土桩和钢桩一般采用涂以软沥青涂层的办法来减小负摩阻力。2)．灌注桩①对泥浆护壁成孔的灌注桩，可在浇筑完下段混凝土后．填人高稠度膨润土泥浆，然后再插入预制混凝土桩段；②对干作业成孔灌注桩，可在沉降土层范围内的孔壁先铺