负摩阻力计算实例

掌握负摩阻力和下拉荷载的计算方法

例题5：【计算题】已知预制桩截面0.3m*0.3m，桩长22m，桩顶位于地面下2.0m，场地地层条件见下表，当地下水由0.5m下降到5m时，按桩基规范计算基桩由于负摩阻力引起的下拉荷载。

桩基负摩阻力计算

桩基负摩阻力是指在桩基施工过程中，桩基锚固深度以下的土层

与桩基之间产生的负摩阻力。它是桩基在受到荷载时所能产生的抗拔

能力的重要指标之一。正确计算桩基负摩阻力对于保证桩基的安全和

稳定至关重要。

桩基负摩阻力的计算是基于摩擦作用和有效应力理论的。摩擦作

用是指土体颗粒间由于相互接触而产生的抗拔力，它与土体密实程度、土壤类型、桩身形状等因素相关。有效应力理论是指土体中由于土层

破坏或变形而引起的有效应力改变，有效应力的变化会影响负摩阻力

的大小。

在计算桩基负摩阻力时，需要确定以下几个关键因素：

1.土壤特性：土壤的类型、孔隙比、含水量等会影响负摩阻力的

大小。通常可以通过现场土壤取样和实验室试验来获取土壤特性参数。

2.桩身形状：桩的形状、直径、长度等都会对负摩阻力的计算产

生影响。不同形状的桩会受到不同的桩土侧阻力分布。

3.荷载：荷载的大小和施加方式都会对负摩阻力的计算产生影响。一般情况下，负摩阻力随着施加荷载的增大而增大。

计算桩基负摩阻力的常用方法包括摩擦桩法和剪切桩法。摩擦桩

法是指土体与桩体之间通过摩擦力传递荷载，桩基负摩阻力的大小与

侧面土壤的负摩阻力成正比。剪切桩法是指通过土壤与桩体之间的剪

切破坏形成负摩阻力，桩基负摩阻力的大小与土壤的剪切强度参数相关。

计算桩基负摩阻力的步骤如下：

1.确定桩的直径和长度，以及桩基的锚固深度。

2.根据现场土壤取样和实验室试验结果，确定土壤特性参数，如

饱和黏聚力、内摩擦角、重度等。

3.根据桩身形状和荷载大小，选择适当的计算方法，如摩擦桩法

或剪切桩法。

桩基础负摩阻计算表格V2.0

桩基础负摩阻⼒计算

桩直径D0.5m

桩⾯积A0.196m2

桩周长u 1.571m

地⾯超载p 5.00kpa

地下⽔标⾼-1.80m

注：中性点深度由《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)表5.4.4-2确定。

本表格考虑地⾯超载和地下⽔共同作⽤下的负摩阻⼒。

负摩阻⼒系数ζn

对于⾮挤⼟桩，取表中较⼩值

2、填⼟按其组成取表中同类⼟的较⼤值

中性点深度ln

中性点深度ln应按桩周⼟层沉降与桩沉降相等的条件计算确定，也可参照表5.4.4-2 确定。注： 1 、ln 、l0 ——分别为⾃桩顶算起的中性点深度和桩周软弱⼟层下限深度；

2、桩穿过⾃重湿陷性黄⼟层时，ln 可按表列值增⼤10％（持⼒层为基岩除外）；

3 、当桩周⼟层固结与桩基固结沉降同时完成时，取ln= 0 ；

4 、当桩周⼟层计算沉降量⼩于20mm 时，ln应按表列值乘以0.4~0.8 折减。

单桩承载力验算

一、土层分布情况

二、单桩竖向承载力特征值

桩端持力层为全风化花岗岩，按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），中性点深度比l n /l 0=0.75，桩周软弱土层下限深度l 0=28.84m ，则自桩顶算起的中性点深度l n =21.63m 。根据规范可知，该处承载力特征值只计中性点以下侧阻值及端阻值。

kN l q u A q Q i sik p pk 3976)613021.712(1141600uk =⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯

=+=∑ππkN Q K R uk a 198838942

11=⨯== 三、单桩负摩阻力

第一层路堤填土和杂填土自重引起的桩周平均竖向有效应力： 地下水以上部分：Pa k 93.6594.6192111=⨯⨯=

σ； 地下水以下部分：Pa k 06.1396.1)1019(2

194.61912=⨯-⨯+⨯=σ； 则kPa 20512111=+=σσσ；

第二层淤泥自重引起的桩周平均竖向有效应力：

kPa 26.182)54.863.21()105.15(2

16.1)1019(94.6192=-⨯-⨯+⨯-+⨯=σ； ；，故取kPa q kPa kPa q n s n n s 24245.612053.01111=>=⨯==σξ

；，故取kPa q kPa kPa q n s n n s 121245.3626.1822.01222=>=⨯==σξ

对于单桩基础，不考虑群桩效应则1n =η；

基桩下拉荷载：

kN l q u Q n i i n si n n

单桩承载力验算

一、土层分布情况

二、单桩竖向承载力特征值

桩端持力层为全风化花岗岩，按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），中性点深度比l n /l 0=0.75，桩周软弱土层下限深度l 0=28.84m ，则自桩顶算起的中性点深度l n =21.63m 。根据规范可知，该处承载力特征值只计中性点以下侧阻值及端阻值。

kN l q u A q Q i sik p pk 3976)613021.712(1141600uk =⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯

=+=∑ππkN Q K R uk a 198838942

11=⨯== 三、单桩负摩阻力

第一层路堤填土和杂填土自重引起的桩周平均竖向有效应力： 地下水以上部分：Pa k 93.6594.6192111=⨯⨯=

σ； 地下水以下部分：Pa k 06.1396.1)1019(2

194.61912=⨯-⨯+⨯=σ； 则kPa 20512111=+=σσσ；

第二层淤泥自重引起的桩周平均竖向有效应力：

kPa 26.182)54.863.21()105.15(2

16.1)1019(94.6192=-⨯-⨯+⨯-+⨯=σ； ；，故取kPa q kPa kPa q n s n n s 24245.612053.01111=>=⨯==σξ

；，故取kPa q kPa kPa q n s n n s 121245.3626.1822.01222=>=⨯==σξ

对于单桩基础，不考虑群桩效应则1n =η；

基桩下拉荷载：

kN l q u Q n i i n si n n

掌握负摩阻力和下拉荷载的计算方法

例题5：【计算题】已知预制桩截面0.3m*0.3m，桩长22m，桩顶位于地面下2.0m，场地地层条件见下表，当地下水由0.5m下降到5m时，按桩基规范计算基桩由于负摩阻力引起的下拉荷载。

层序土层名称层底深（m）厚度（m）天然重度（KN/m3）

1填土 1.2 1.218

2粉质黏土 2.00.818

3淤泥质黏土121017

4黏土22.710.718

5粉砂28.8 6.119

6粉质黏土35.3 6.518.5

7粉砂40 4.720

负摩阻力计算实例

本建筑场地为自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为Ⅱ级（中等），依椐JGJ94-2008规范第5.4.2条规定，在计算基桩承载力时应计入桩侧负摩阻力。首先，根据场地地质情况（以3#井处的地层为例）确定压缩

4.2 桩基

4.2.1 桩基类型及桩端持力层的选择

依据勘察结果分析, 本建筑场地为自重湿陷性黄土场地，（自重湿陷量的计算值为120.5-151.6mm）湿陷等级为Ⅱ级（中等），湿陷性土层为②、③、④、⑤层，湿陷土层厚度为10-15m，湿陷最大深度17m（3#井）。可采用钻孔灌注桩基础，第⑦层黄土状粉土属中密-密实状态，具低-中压缩性，不具湿陷性，平均层厚4.0m，可做为桩端持力层。

4.2.2 桩基参数的确定

根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）、《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）中的有关规定，结合地区经验，饱和状态下的桩侧阻力特征值qsia（或极限侧阻力标准值qsik）、桩端阻力特征值qpa（或极限端阻力标准值qpk¬）建议采用下列估算值：

土层

编号土层名称土的

状态桩侧阻力特征值qsia(kPa) 极限侧阻力标准值

qsik(kPa) 桩端阻力特征值

qpa(kPa) 极限端阻力标准值

qpk(kPa)

②黄土状粉土稍密 11 23

③黄土状粉土稍密 12 24

④黄土状粉土稍密 12 24

⑤黄土状粉土稍密 13 26

⑥黄土状粉土中密 18 36

⑦黄土状粉土中密183****1000

⑧黄土状粉土中密 20 40 600 1200

5#栋车间基桩负摩阻力计算

一、土层信息

选取最不利钻孔ZK595计算，钻孔岩土层分布如下：

（1）、土层编号1：填土层

土层厚度h1= 15.8m;

负摩阻力系数ζn=0.30

（2）、土层编号2：粉质黏土层

土层厚度h2=5.0m;

极限侧摩阻力标准值qsk=53Kpa;

负摩阻力系数ζn=0.25

（3）、土层编号3：全风化花岗岩

土层厚度h3=0.5m;

极限侧摩阻力标准值qsk=140Kpa;

极限端阻力标准值qpk=5000Kpa;

（4）、土层编号4：强风化花岗岩

土层厚度h4=11m;

极限侧摩阻力标准值qsk=220Kpa;

极限端阻力标准值qpk=7000Kpa;

二、单桩竖向承载力特征值计算

桩采用直径为400的预应力混凝土管桩（型号为PHC-500-A-100-H），设计净桩长为9m。

根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011第8.5.6.4条，单桩竖向承载力特征值按下式估算：

R a=q pa A p+u pΣq sia l i=7000X3.14X0.4²/4+3.14X0.4X220X9=879.2+2486.08=3366.08KN

三、基桩负摩阻力计算

根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.4.2条，桩穿越较厚松散填土，计算桩承载力时应计入桩侧负摩阻力。

桩端持力层为强风化花岗岩，按表5.4.4-2，l n/l0=1.0,桩周软弱土层下限深度l0=20.8m,

则自桩顶算起的中性点深度为l n=20.8m.

桩侧负摩阻力根据勘察报告取值，已知素填土负摩阻力系数ζn=0.30

桩侧摩阻力计算

一、工程概况：

本工程①杂填土、②淤泥均为欠固结软弱土应计算桩侧负摩阻力;根据岩土工程勘察报告ZK65揭示地基土分层如下：孔口标高5.07m,地下水位标高2.02m

第①层杂填土底部标高2.77厚度2.30

第②层淤泥底部标高-7.53厚度10.30

第③层卵石底部标高-12.43厚度4.90

第⑤层砂土状强风化凝灰岩底部标高-14.73厚度2.30

第⑥层碎块状强风化凝灰岩…………

该位置软弱土层较厚且土层分布具有代表性,所以计算该位置的桩侧负摩阻力值;

二、计算过程

(1)根据JGJ94-2008第5.4.4条桩侧负摩阻力标准值按下式计算：

'n si ni i q ξσ=；1

''112i i i e e i i e z z γσσγγ-===∆+∆∑ 根据地勘报告杂填土和淤泥的负摩阻力系数分别为0.4和0.25,素填土和淤泥的重度为16.0kN/m 3;

1γ=16.0kN/m 3

'2γ=16.0-10.0=6.0kN/m 3

1n s q =0.40.5×16×2.30=7.36kN/m 2

2n s q =0.2516×2.30+0.5×6×10.3=16.92kN/m 2

(2)桩持力层为⑤砂土状强风化凝灰岩,根据持力层性质中性点深度比0/n l l 取值为1; 0n l l ==12.6m

(3)计算桩下拉荷载标准值;

根据JGJ94-2008第5.4.4-4条

1n

n

n g

n si i i Q u q l η==•∑不考虑群桩效应,n η取1.0,桩采用PHC500预制管桩; n g Q =1.0×2×3.14×0.25×7.36×2.3+16.92×10.3=300kN

4.2 桩基

4.2.1 桩基类型及桩端持力层的选择

依据勘察结果分析, 本建筑场地为自重湿陷性黄土场地，（自重湿陷量的计算值为120.5-151.6mm）湿陷等级为Ⅱ级（中等），湿陷性土层为②、③、④、⑤层，湿陷土层厚度为10-15m，湿陷最大深度17m（3#井）。可采用钻孔灌注桩基础，第⑦层黄土状粉土属中密-密实状态，具低-中压缩性，不具湿陷性，平均层厚4.0m，可做为桩端持力层。

4.2.2 桩基参数的确定

根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）、《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）中的有关规定，结合地区经验，饱和状态下的桩侧阻力特征值qsia（或极限侧阻力标准值qsik）、桩端阻力特征值qpa（或极限端阻力标准值qpk¬）建议采用下列估算值：

土层

编号土层名称土的

状态桩侧阻力特征值qsia(kPa) 极限侧阻力标准值

qsik(kPa) 桩端阻力特征值

qpa(kPa) 极限端阻力标准值

qpk(kPa)

②黄土状粉土稍密 11 23

③黄土状粉土稍密 12 24

④黄土状粉土稍密 12 24

⑤黄土状粉土稍密 13 26

⑥黄土状粉土中密 18 36

⑦黄土状粉土中密183****1000

⑧黄土状粉土中密 20 40 600 1200

4.2.3 单桩承载力的估算

依据JGJ94-2008规范，参照《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.5.5条，单桩竖向承载力特征值可按下式估算：

Ra=qpaAp+up∑qsiaLi

掌握负摩阻力和下拉荷载的计算方法

例题5：【计算题】已知预制桩截面0.3m*0.3m，桩长22m，桩顶位于地面下2.0m，场地地层条件见下表，当地下水由0.5m下降到5m时，按桩基规范计算基桩由于负摩阻力引起的下拉荷载。

层序土层名称层底深（m）厚度（m）天然重度（KN/m3）

1填土 1.2 1.218

2粉质黏土 2.00.818

3淤泥质黏土121017

4黏土22.710.718

5粉砂28.8 6.119

6粉质黏土35.3 6.518.5

7粉砂40 4.720

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负摩阻力计算

依据地质报告得

素填土： ni ξ=0.3 =γ163/m KN Z ∆=3.8m 依据建筑桩技术规范（JGJ94-2008）得

i ni n si q σξ'⋅=

i i e i e e i z z ∆+∆=∑-=γγσγ211

1 素填土

i i i z ∆=γσγ2

1= i ni q σξ'⋅==

单桩承载力特征值为2100KN ，计算取值为2000KN 。 竖向极限承载力标准值为4200KN. 可满足要求∴

桩基负摩阻力计算

桩基负摩阻力是指在土层中桩身下方产生的摩阻力，它是桩基承担的主要力量之一。在桩基设计和施工过程中，准确计算和估算桩基负摩阻力非常重要。本文将介绍桩基负摩阻力的计算方法，并详细讲解其计算步骤和影响因素。

我们需要了解什么是桩基负摩阻力。桩基负摩阻力是当桩身插入土层时，由于土层颗粒与桩身之间的接触而产生的摩擦力。根据土力学理论，负摩阻力可以分为皮摩阻力和端摩阻力。其中，皮摩阻力是指土层对桩身侧面的阻力，而端摩阻力是指土层与桩基底面的接触面积产生的阻力。

计算桩基负摩阻力的步骤如下：

第一步：确定桩的净竖向荷载。根据工程设计和土力学原理，确定桩的设计荷载，包括竖向荷载和水平力。竖向荷载能够直接作用于桩基负摩阻力的产生。

第二步：确定桩身的面积。根据桩的形状和尺寸，计算桩身的面积。常见的桩形状有圆形、方形和桥台形。根据桩身形状的不同，计

算桩身的面积可以采用相应的公式。

第三步：确定土层的侧面摩阻力系数。侧面摩阻力系数是指土层

对于桩身侧面摩阻力的抵抗程度。根据土层性质、桩身表面状态和桩

身形状，可以选择相应的侧摩阻力系数。

第四步：计算侧面摩阻力。依据负摩阻力理论，计算土层对桩身

侧面的摩阻力。公式可以表示为F1 = α1 × A × P，其中F1为侧面摩阻力，α1为侧摩阻力系数，A为桩身的面积，P为施加在桩上的竖

向荷载。

第五步：确定土层的底面摩阻力系数。底面摩阻力系数是指土层

与桩基底面的接触面积产生的阻力。根据土层性质、桩身形状和底面

形状，选择相应的底摩阻力系数。

第六步：计算底面摩阻力。根据负摩阻力理论，计算土层与桩基