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桩负摩阻力

桩负摩阻力是桩基础中一种重要的土-桩相互作用力，其大小对

桩基础的承载力和稳定性有着重要的影响。本文主要介绍了桩负摩阻

力的概念、产生机理、计算方法和影响因素，并结合实例进行了分析

和说明。

一、概念

桩负摩阻力是指桩身下端所受到的由土体对桩身下端产生的向

上的摩阻力，通常用负数表示，即为桩身下端所受的竖向力的反向。

桩负摩阻力是土-桩相互作用力的一种，其大小与桩的长度、直径、

桩端形状、土体性质、桩周土体的刚度以及桩与土体之间的摩擦力等

因素有关。

二、产生机理

桩负摩阻力的产生机理主要有两种：一是由于土体自重作用下的

变形引起的，称为自重负摩阻力；二是由于外荷载作用下的土体变形

引起的，称为外荷载负摩阻力。

1.自重负摩阻力

当桩身下端进入土体深度时，由于土体的自重作用，土体会向桩

身下端方向产生应力，导致土体的压缩变形，形成一个土体密度逐渐

增大的区域。此时，由于土体的黏聚力和内摩擦力的作用，土体与桩

身之间的摩擦力也会随着深度的增加而逐渐增大，因此桩身下端所受

到的竖向力也会随深度的增加而逐渐减小，形成自重负摩阻力。

2.外荷载负摩阻力

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当桩身下端受到外荷载作用时，土体会向桩身下端方向产生应力，

导致土体的压缩变形，同时也会产生一个土体密度逐渐增大的区域。

此时，由于土体的黏聚力和内摩擦力的作用，土体与桩身之间的摩擦

力也会随着深度的增加而逐渐增大，因此桩身下端所受到的竖向力也

会随深度的增加而逐渐减小，形成外荷载负摩阻力。

三、计算方法

桩负摩阻力的计算方法主要有两种：一种是基于经验公式进行计

算，另一种是基于数值分析进行计算。

1.经验公式计算

经验公式计算方法是指通过实验和统计分析得到的一些简单的

公式来计算桩负摩阻力。常用的经验公式有美国公路局公式、麦克唐

纳公式、日本公式等。

美国公路局公式：

Qs=KsAs

其中，Qs为桩负摩阻力，Ks为土-桩摩阻系数，As为桩身下端

侧面积。

2.数值分析计算

数值分析计算方法是指通过有限元分析等数值方法来计算桩负

摩阻力。这种方法能够考虑到土体的非线性特性、桩的非线性特性以

及荷载的复杂作用，计算结果更加准确。

四、影响因素

桩负摩阻力的大小受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面。

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1.桩的长度和直径

桩的长度和直径是影响桩负摩阻力大小的重要因素。一般来说，

桩的长度越大，桩负摩阻力就越大；桩的直径越大，桩负摩阻力也越

大。

2.桩端形状

桩端形状也会影响桩负摩阻力的大小。一般来说，圆形桩的负摩

阻力比方形桩小，而尖端桩的负摩阻力比钝端桩大。

3.土体性质

土体的密度、黏聚力和内摩擦力等性质也会影响桩负摩阻力的大

小。一般来说，土体的密度越大，桩负摩阻力就越大；土体的黏聚力

和内摩擦力越大，桩负摩阻力也越大。

4.桩周土体的刚度

桩周土体的刚度也会影响桩负摩阻力的大小。当桩周土体的刚度

越大时，桩负摩阻力也越大。

5.桩与土体之间的摩擦力

桩与土体之间的摩擦力也是影响桩负摩阻力大小的重要因素。一

般来说，桩与土体之间的摩擦力越大，桩负摩阻力也越大。

五、实例分析

以某桥梁工程为例，桩基础采用钻孔灌注桩，桩直径为1.5m，

桩长为23m，桩身下端的侧面积为3.53m。根据现场勘测和试验结果，

土体的密度为18kN/m，黏聚力为30kPa，内摩擦角为25°，桩周土

体的刚度为300MN/m，桩与土体之间的摩擦系数为0.6。

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根据美国公路局公式，可计算出桩负摩阻力为：

Qs=KsAs=0.6×3.53×18=38.21kN

根据数值分析计算，得到桩负摩阻力为39.57kN，与经验公式计

算结果相近，说明经验公式在实际工程中具有一定的适用性。

六、结论

桩负摩阻力是桩基础中一种重要的土-桩相互作用