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桩基负摩阻力或桩基负摩擦力问题讨论

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风过留沙 发表于 2006-12-4 18:56:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
桩基负摩阻力问题讨论
(1)负摩擦力是怎么形成的?[简单成因,机理很复杂]
(2)地基设计为什么要考虑负摩擦力?
(3)实践中什么情况下一般考虑负摩擦力?
(4)如何测试和估算负摩擦力?
(5)影响抚摩擦力大小的主要因素?
(6)工程实践中都有那些方法减小抚摩擦力?
(7)抚摩擦力的群桩效应?[研究大多数是单桩,实践中基本是群桩]
(8)目前的最新进展。

p.s.本文受ljmtidilgw老大 在http://www.eswnman.net/thread-585-1-1.html 此篇所感而作。感谢ljmtidilgw老大的同时,希望大家参与讨论,多多挑问题,多提宝贵意见。

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 楼主| 风过留沙 发表于 2006-12-7 13:57:13 | 显示全部楼层
ljmtidilgw老大的这几个问题讨论,正说明了ljmtidilgw老大对问题的把握能力。强人,,
由于最近一直被一数学问题套住了、、所以没有时间整理这个问题。现先来一个,望大家补充,交流、指点。

(1)负摩擦力是怎么形成的?
  桩周土的沉降大于桩体的沉降!桩—土的相对位移(或者相对位移趋势)是形成摩擦力的原因,桩基础中,如果土给桩体提供向上的摩擦力就称为正摩阻力;反之,则为负摩阻力。
(2)地基设计为什么要考虑负摩擦力?
  桩周负摩阻力非但不能为承担上部荷载作出贡献,反而要产生作用于桩侧的下拽力。而造成桩端地基的屈服或破坏、桩身破坏、结构物不均匀沉降等影响。因此,考虑桩侧负摩阻力对桩基础的作用是桩基础设计必不可少的问题之一。
(3)实践中什么情况下一般考虑负摩擦力?
  这个问题,可以从负摩阻力产生原因来说明:产生负摩擦力的原因主要有,
   1)欠固结软粘土或新填土的自重固结;
   2)大面积堆载使桩周土层下沉;
   3)正常固结软粘土地区地下水位全面下降,有效应力增加引起土层下沉;
   4)湿陷性黄土湿陷引起沉降。

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 楼主| 风过留沙 发表于 2006-12-7 14:19:10 | 显示全部楼层
(4)如何测试和估算负摩擦力?
  在桩体安装应变计这是目前测单桩负摩阻力问题的最常用的方法。80年代,有工程运用瑞士生产的滑动侧微计(Sliding Micrometer---ISETH)来测定。
  普遍的方法都是测定桩体轴力,从而推算桩侧摩阻力。这个方法来推算桩侧摩阻力、负摩阻力。这个方法大家可以分析一下利弊,从而讨论一个新的途径、方法可以直接测定桩侧摩阻力问题。这样相比结果更精确可靠,我们的研究也将是一个不小的进步!大家都来思考一下罗,“测定桩侧摩阻力问题!”

(5)影响负摩擦力大小的主要因素?
  桩周土的特性当然是首当其冲的,其次桩端土特性也不可忽视(因为其之间影响着中性点的位置问题)、桩体的形状、桩土模量比等都有影响。

(6)工程实践中都有那些方法减小抚摩擦力?
  沥青涂层 这个方法运用很是广泛,效果似乎也不错。这个方法以单桩为考虑对象;另外,隔离桩 方法,这个以群桩为研究对象,但是似乎目前运用的不是很广,大家可以找找这方面的咚咚,一起讨论一下,分析原因,相比也是一个不错的思考问题的途径。


(7)负摩擦力的群桩效应?[研究大多数是单桩,实践中基本是群桩]
  这个估计跟我们的研究方法有问题吧,目前我们的现场实践方面的研究方法都是针对单一的桩体的。另外,群桩方面的研究,运用数值分析方法也有不少研究。群桩的现场研究很值得期待呀,希望工程界 有机会的朋友可以做做,相信这样的工程实例,以后的引用次数少不了!可能一篇文章 就让后人记住了。哈哈

(8)目前的最新进展。
  这个问题,想必留给大家讨论 更有发言权:)

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ljmtidilgw 发表于 2006-12-7 17:42:08 | 显示全部楼层
太感谢风过留沙的精彩总结! 让大家系统地了解了负摩擦力的基本概念,在书上一般还没有这么系统。希望各位高手发表自己的见解和想法!
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ljmtidilgw 发表于 2006-12-8 22:19:08 | 显示全部楼层
今天有时间,把自己的理解结合那个英文课件细化、引申一下。
(1)负摩擦力的成因
地基土沉降过大,桩和土相对位移过大地基土将对桩产生向下的摩擦力 - 拉力,使原来稳定的地基变得不稳定,实际荷载可能超过你原来建议的地基承载力。出此类事故的工程不少。

一般可能由以下原因或组合造成:
(a)未固结的新近回填土地基
(b)地面超载
(c)打桩后孔隙水压力消散引起的固结沉降
(d)地下水位降低
(e)非饱和填土因浸水而湿陷
(f)可压缩性土经受持续荷载,引起地基土沉降
(g)地震液化
......

(2)如何判断这个桩土相对位移大小?
我找到美国兵团规范,其它杂志也这样定义,12mm-15mm,如果超过12mm将产生负摩擦力。这里需要特别提醒一下,整体沉降[桩和地基土]20mm甚至50mm ,只要不产生大的相对位移[12mm],同样不要考虑负摩擦力。

因此,端承桩产生负摩擦的可能性大于摩擦桩,一定注意啦 :lol 。因为前者桩身基本不动,只要地基沉降,基本都是相对位移。这里有个对比:

***********************摩擦桩*********            ********端承桩**************
中性面                             高 [或浅]                                     低[或深]
负摩擦力                           小                                               大
地基沉降量                        大                                               小
设计重点                           适用性                                   桩结构的安全系数
**********************************************************************

[ 本帖最后由 ljmtidilgw 于 2006-12-8 10:29 PM 编辑 ]
2.jpg

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ljmtidilgw 发表于 2006-12-9 14:49:56 | 显示全部楼层
(3)负摩擦力的计算方法

负摩擦力大小的确定关键在于上面提到的确定中性面,这个定了,计算按模型假设和常规的侧阻力计算一样。给大家把经常用的方法介绍一下,个人认为比较全面系统的,国内、外规范一般只提有效应力法(b)。

(a)总应力法[α法]
(b)有效应力法[β法]
(c)原位测试结果法[标贯SPT、 静探CPT]
(d)高应变动力桩检测 [物探]

[ 本帖最后由 ljmtidilgw 于 2006-12-9 03:31 PM 编辑 ]
cal.JPG
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ljmtidilgw 发表于 2006-12-9 15:08:00 | 显示全部楼层
(4)群桩效应
由于以上研究的是单桩,群桩有“邻桩支撑效应”,群桩的内部桩一般产生的负摩擦力小,而外围桩产生的相对较大的单桩负摩擦力。一般角点桩承受的压力要比周边、中心桩要大。位移也要大,因此,不同的桩,负摩擦力大小不一样,产生时间并不一定同步。

这里给了个群桩负摩擦力的转换计算公式。好好研究吧!进入群桩才是大家接触最多的实际情况 - 实质性阶段 单桩、柱基础相对比较少,也好处理,铁路工程的独立柱基础很多。
group.JPG
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ljmtidilgw 发表于 2006-12-9 15:26:42 | 显示全部楼层
假设单桩极限承载力是Qu,那么在群桩设计中,各个部位的桩实际受力情况不一样。

A类 =0.5Qu
B类 =2.75Qu
C类 =3.25Qu

Feld(1943)
group1.JPG
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ljmtidilgw 发表于 2006-12-9 15:37:23 | 显示全部楼层
(5) 负摩擦力试验方法

(a)假设中性面以上的桩身安装套筒[屏蔽负摩擦力!]
(b)试验加载到2倍设计荷载试验
(c)仪器试桩或使用高应变动力桩检测测试
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ljmtidilgw 发表于 2006-12-9 17:36:45 | 显示全部楼层
(7)负摩擦力的防治措施

(a)打桩前,先预压地基土,从根本上消除负摩擦力的产生
        [地球人都知道 ]
(b)在产生负摩擦的桩段安装套筒或者把桩身与周围土体隔离
         [施工难度加大 ]
(c)在桩身涂滑动薄膜[如涂沥青]
         [非常普遍的方法 ]
(d)通过降低桩上部荷载,储备一定承载力
         [目前设计大多这么搞,简化,很少有人计算负摩擦力的贡献 主要是搞不清!]
(e)在地基和上部结构允许的大沉降量的情况下,采用摩擦桩。
         [端承桩、嵌岩桩都要注意了!]

风过留沙提到的隔离桩可能是(b),还没有找到相关资料。

从以上先给大家个系统的印象,然后在进一步深入讨论。还有很多东西需要探讨,负摩擦力的研究进几年尽管有很大进展,但很多地方还确实不清楚和完善。

点评

关于减少负摩阻而在桩身涂沥青的方法,有些书籍上说,是因为涂沥青可以减少摩擦。但是我有一个问题,在图层基本固结以后,负摩阻就基本消失,此时,本来应该是正摩阻,对桩产生承载力,但是由于涂料沥青,摩擦减少,  详情 回复 发表于 2012-6-23 21:56
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 楼主| 风过留沙 发表于 2006-12-9 18:27:22 | 显示全部楼层
(b)在产生负摩擦的桩段安装套筒或者把桩身与周围土体隔离
来篇实例、、

[ 本帖最后由 风过留沙 于 2006-12-9 06:28 PM 编辑 ]

隔离桩工作机理及在设计中的应用.pdf

155.49 KB, 下载次数: 252, 下载积分: 金币 -2 金币

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ljmtidilgw 发表于 2006-12-9 19:43:51 | 显示全部楼层
风过留沙,我看了上面这个文章,感觉和(b)中说的不太相同,作法可能也不一样。你给的这个新建筑物相当于堆载,隔离桩是用来切断新建筑物的横向应力扩散,文中也提到地下连续墙方案也可以。

(b)中提到的应该对所有的单桩做处理,桩身和外面的套筒不直接浇灌,这样就把桩和土隔离,产生负摩擦力是作用在外面的套筒,而套筒和桩身是分离的,从而彻底消除了负摩擦力。这个是个很好的办法。只要求把套筒安装在预计的中性面以上就可以。

我虽然没有见过,但可以想象,桩径500mm,你在外面预先安装600mm直径的套筒,四周有约50mm的净距。如果选用钢套筒很-昂贵,可以考虑经济的合成材料,如纤维/加强塑料套筒,并不用它承受荷载的。为了施工安装套筒都可以安装一个专门设计的铁的管头利于安装。

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 楼主| 风过留沙 发表于 2006-12-9 20:16:02 | 显示全部楼层
ljmtidilgw 老大 你说的正是。
(b)是套管保护法。

11楼的文献应该属于:
(e)群桩基础外围设置保护桩;
另外还有(f)群桩基础内部设置保护桩。。

这些都是理论上的可行问题,但是多少运用到实际工程中,还是需要理论的进一步发展和实践的检验。。。
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qyxmcad 发表于 2007-5-10 23:08:35 | 显示全部楼层
地基问题是很复杂的,而理论研究往往又与工程实践相去甚远.我的观点是就事论事,要考虑理论,但不要完全依赖于理论.对具体工程作具体分析.例如上面提到的负摩阻力的产生,从理论上来说是对的,但要在工程实践中具体介定却很困难,估算可以作为参考,但不要做为定论.又如采用隔离的方法,故然可以避开负摩阻力,但有用的正摩阻力也被"避开"了.如果采用套筒,桩周又失去了侧限,反而不利.

[ 本帖最后由 qyxmcad 于 2007-5-11 12:07 AM 编辑 ]

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Jimmy 发表于 2007-5-10 23:23:28 | 显示全部楼层

回复 #14 qyxmcad 的帖子

谢谢qyxmcad 专家的精彩点评!希望多多发言,让大家一起得到启发,从而更快地进步。
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qyxmcad 发表于 2007-5-11 00:05:13 | 显示全部楼层
专家不敢当,只不过是谈谈个人的认识而已.我奉劝大家,在岩土工作中一定要立足于具体的工程地质条件,不要盲目的去硬套理论或规范.对于别人发表的那些数值模型更要谨慎对待,千万不要硬套.原因很简单:工程地质条件是非常复杂的,不要说在不同的两地,就是在相邻的两个场地,有时工程地质条件也会有很大的区别.例如最近我搞的三栋33层高层建筑,都在相邻的同一个基坑中,但各栋的工程地质条件都有较大差别,一栋是岩溶强发育,一栋是岩溶中等发育,另一栋则是岩溶微发育.地基承载力特征值相差达1000Kpa之多.当然,在北方的土质地基可能不会出现这种情况,但也不可掉以轻心.

点评

好 精辟  详情 回复 发表于 2017-3-11 20:34

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SkyLeon 发表于 2007-5-17 17:31:23 | 显示全部楼层
楼上的这段话,跟当年Terzaghi一再强调的现场调查高度吻合啊,大地母亲就是这么千变万化,不去现场而只在办公室设计、计算肯定是不行的

上传几个Bengt H. Fellenius的文章,其实搞桩基还是University of Sydney的教授H. G. Poulos比较权威

274 Piled Foundation Design – Clarification of a Confusion.pdf (71.36 KB, 下载次数: 217)

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qyxmcad 发表于 2007-5-20 01:16:14 | 显示全部楼层
我在初中学英语,到中专时又是学俄语,在念大学时反对崇洋媚外,干脆甚麽都不学,等于进了一下外语幼儿园,所以上面的资料很想拜读,却有心无力.不知有中文版的吗?如有,请发上来.谢谢!
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 楼主| 风过留沙 发表于 2007-5-20 09:19:11 | 显示全部楼层

回复 #18 qyxmcad 的帖子

qyxmcad 专家 楼上的几篇 似乎没有中文版的 :)

不过如果实在想了解这些,可以让 Jimmy 老大 组织一下人手,简单翻译一下,给您拜读拜读 ^_^
鲜花(11) 鸡蛋(0)
bdks 发表于 2007-6-14 11:47:26 | 显示全部楼层
这里帖子的水平别的网站几乎无法比拟,好好学习了。
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