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有负摩阻桩基的中性点问题和桩基计算
王锁军
引言
《建筑地基基础设计思考与实践高级研修班》结束后，一个叫“道可道”的学员在班级群里问：
“王老师您好，晚上看了张利军总的这篇文章《端承型桩的广义理解和负摩阻力的相关问题》，
想了一晚上没有想明白。
静载试验过程中的桩侧阻力，对桩的作用是向上的。此时可不可以理解为静载过程中，无下拉荷载作用？
这时也就没有最后面公式的+2Qgn。静载力 Qu=2Ra+Qsk0。
（在实际布桩时，按桩顶作用效应不大于 Ra-Qgn 布桩。）”
关键点就是在于对桩基的5.4.3 的理解上：
Ra=Nk+Qgn，但因为Qgn是一个有固定上限的客观存在值。
所以我的理解是桩的极限承载力满足：Qu=2Ra-Qgn 即可。不知道这思路对不对？”
关于桩的负摩阻的问题，在课程中仅仅提到了桩基规范强条（5.4.2），提请大家注意负摩阻的不利作用，但没有展开论述负摩阻计算问题。这块很复杂，因时间有限很难在课上讲清楚。学员问到了，我就用答疑的方式给大家在学员群里进行了解答。后来感觉这个问题普遍存在，所以整理出了这篇文章。
实话说我没有完全看明白学员的疑问，但大概知道他的困惑所在，学员的困惑不止一个，都缠绕在一起了，所以文章并不是针对学员所提出的，而是系统的梳理了负摩阻桩的有关问题。
一
我仔细看了下张利军总的文章，文章写的不错。文章中大篇幅的讨论了端承桩和摩擦桩的区分，根据区分采用桩基规范不同的桩基承载力公式（第1款、第2款）。
但这篇文章因为要区分端承和摩擦桩，而端承和摩擦并没有一个严格的标准，所以没有完全解决工程师的困惑，也很容易发生工程事故，比如张总文中的例子：
本例中，桩长按平均10米软土、好土2米的桩长计算，如果按规范5.4.4中性点的确定方法：
中性点按0.6倍的软土厚度计算，进入好土层2米，对于单层建筑来说，桩承载力计算应该是够了的，但为什么出现了这麽大的沉降呢？（软土厚度不均匀也是重要因素）
我个人认为：
对于有负摩阻的桩来说，一般不应该采用桩基规范5.4.3条中的第1款公式计算：
为什么呢？
中性点是土与桩相对沉降正负分界线，也是正负摩阻的分界线，单纯从桩基的受力分析来说，可以把中性点以上的桩截掉，只考虑中性点以下的桩的承载力，但这是不考虑桩总沉降的情况，如果从沉降的角度看，比如软土沉降了500，桩沉降了300，这时候中性点大约在桩中部左右，按规范5.4.3条中的第1款公式计算，桩仍然有一定的承载力，但此时桩的沉降已经远远大于了规范的要求了，这也是上述案例锅炉房沉降事故的原因。
实际上应该这样说：中性点以下的土的侧阻和端阻之和的承载力对于中性点以上的软土来说，都是端承，故对有负摩阻的桩来说，不存在摩擦桩。
桩规5.4.3第3款也可以说明这个问题：
建筑工程几乎没有对沉降不敏感的，所以都应该考虑负摩阻下拉荷载来进行承载力计算和桩沉降计算（如果需要）。
我同意张总文章对端承桩的定义中第2条：
二
中性点位置和很多因素有关，几乎无法计算确定，规范给出了中性点经验表。
鉴于如此复杂的情况，实际工作中，可保守的按1.0计算，即软土厚度范围均考虑负摩阻。
三
规范5.4.4给出了下拉荷载即负摩阻的计算方法。公式很复杂本文就不列了，原理是按土中的压应力和土性乘以0.15-0.35的系数，这样算出来的负摩阻是比同样土的正摩阻明显的小了。
但是，规范计算桩承载力是这样定义的：
也就是说，中性点以下的正摩阻是按正常土的摩阻，而负摩阻如果按上述较小的计算方法，显然存在不安全因素，所以实际工程中，计算负摩阻的下拉荷载时可保守的按与正摩阻数值相等，方向相反。
四
软土、新填土或湿陷性黄土的桩基试桩过程中，可能没有负摩阻，而使用过程中存在，那如何试桩呢？
可认为软土厚度范围均为负摩阻，但试验中负摩阻成了正摩阻，所以试验时极限压桩荷载值应为2倍的基桩承载力特征值
加上2倍的负摩阻极限值，才能达到要求。
总结一下在实际工程中计算负摩阻桩基偏于安全的方法：
（1）软土厚度范围均为负摩阻，即中性点比值1.0。
（2）负摩阻数值同正摩阻数值，方向向下。
（3）工程桩试桩时，压桩荷载要达到基桩要求的极限承载力（即特征值的2倍）加上负摩阻极限值的2倍。
注意此时桩承载力特征值
的定义是：
故
估算值等于非软土的摩阻力特征值和端承特征值之和。
五
有朋友质疑这种做法大家都知道，太保守了没有意义。其实未必。关于负摩阻桩的计算，规范给出的基本上是理论（因实际情况的复杂性，规范也只能这样规定），没有实操性，比如什么是摩擦桩和端承桩（这个地方很容易出错，本文根本上否定了摩擦桩时计算方法即规范5.4.3的第1条）、什么样的桩端土来确定中性点位置，按土的压应力计算负摩阻，基本都是理论正确，实操很难，告诉结构工程师一种简洁可靠的算法，是有意义的。如果搞优化的人认为应该更精确经济些，他能提出可信的参数，当然是可以按规范的方法计算的，不过对这些参数的可信度的判别还得由结构设计师来决定。
如果结构师自信已经掌握可靠的计算参数，当然也是可以按规范计算的。
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2022年2月10日正月初十
勘察设计大师、规范主编
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