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（1.上海港灣基礎建設（集團）有限公司， 200092; 2.上海建筑設計研究院，上海 200041；
3.同濟大學地下建筑與工程系，上海 200092）

　　摘要：采用廣義荷載傳遞法，將大面積填土荷載下的群樁負摩阻力問題簡化為對群樁內部一根樁及其樁間土之間的荷載傳遞分析，可以同時分析樁與樁間土的受力變形特性。通過對環(huán)形、方格布置群樁基礎在填土荷載下的負摩阻力傳遞特性分析，清晰地展示了樁間土的大部分填土荷載通過負摩阻力逐步傳遞給樁身的中性點上部，又通過樁身中性點下部的正摩阻力傳遞給樁間土及樁端的規(guī)律，有利于加深對樁基負摩阻力荷載傳遞特性的理解。樁基負摩阻力使樁間土的豎向附加應力和沉降減小，因此可利用樁間土的沉降觀測結果推算樁基負摩阻力特性。

　　關鍵詞：負摩阻力；廣義荷載傳遞法；中性點；樁間土沉降
　　中圖分類號：TU432文獻標識碼：A
　　引言
　　在工程實踐中很多因素都會導致土體的沉降量大于樁的下沉量，使樁身產生負摩阻力。負摩阻力除了會直接增加樁所受的荷載及沉降外，對于低承臺樁基礎，還會使承臺底部與土之間形成脫空的間隙，將原本承臺所受的荷載轉移到樁上，在一定情況下會產生較大的危害。另一方面，由于靠近樁的地方樁產生向上的摩阻力使土的下沉量減少，而遠離樁的地方土層下沉量大，很容易使樁周圍的地面產生不均勻下沉，從而直接導致混凝土地面開裂。
　　目前研究樁基負摩阻力的方法有很多，根據分類大致可分為荷載傳遞法[1-4]、模型試驗或現(xiàn)場試驗[5, 6]、有限元模擬[7, 8]等幾個方面。負摩阻力試驗時間長，對量測穩(wěn)定性、精度要求高，造價高，實際運用較少；有限元分析可以對樁土整體進行分析，但計算、參數(shù)取值較為復雜。荷載傳遞法原理直觀、計算簡單，但只以樁為研究對象，不能考慮樁土之間的相互影響。
　　樓曉明[9,10]提出的一種廣義荷載傳遞法，可以對群樁內部一根樁及其樁間土之間的荷載傳遞規(guī)律進行計算分析，應用于剛性樁復合地基的受力特性和坑底隆起對立柱樁的上拔位移特性分析取得了良好效果。本文主要嘗試將該方法用于基樁負摩阻力特性的研究，加深對樁基負摩阻力荷載傳遞規(guī)律的認識。
　　1基樁負摩阻力荷載傳遞的模型
　　產生負摩阻力比較常見的原因是，大面積填土荷載導致地面、樁周土固結下沉。對于均勻布置的大面積群樁，取其中的單根樁、樁間土及上覆填土進行分析，如圖1中的虛線部分所示。
　　當樁周圍有新近上覆堆填土時，填土的新增荷載會使下面的土體向下壓縮下沉，帶動樁也向下變形，此時土體位移大于樁的沉降，會產生負摩阻力。當靠近樁的端部時，樁的向下刺入位移會大于周邊土體的沉降，土會對樁產生向上的正摩阻力，如圖2左側所示。將樁與樁周土都分為n個小單元，側摩阻力及端阻力采用彈簧模擬。
　　將樁、土分成n個小單元，單元之間用非線性彈簧連接，如圖2右側所示。樁土作用的傳遞函數(shù)采用線彈性全塑性模型，取樁土間摩阻力 　　其中為第i層樁土間摩阻力系數(shù)，為樁間土有效應力，為土的極限側阻力。
　　對于離散了的樁，可以分別列出樁、土單元的平衡方程。特定情況下，當樁及樁周土上分別有外荷載列向量、時，經過迭代分析，可以得出樁、土的位移表達式[12]
　　其中、為樁、土的剛度矩陣，、為樁以及土的位移列向量，為樁土相互作用的荷載傳遞矩陣。
　　天然土層在外荷載作用下先產生一維壓縮，然后考慮樁側摩阻力的影響，加上樁所受的外荷載，運用公式(2)~(3)即可求出樁影響下的土位移變化量。該變化量與土的一維壓縮沉降疊加，即可求得樁與土的最終位移及受力特性。
　　綜合以上思路，編制matlab程序求解：
　　(1) 已知樁、土單元的剛度矩陣、及外荷載列向量，求出一維壓縮情況下土單元的下沉位移；
　　(2) 運用公式（2），求出摩阻力作用下土位移引起的樁位移，由式（3）可得樁位移引起的土的位移，如果與的差值超過容許值，則賦值；
　　(3) 重復步驟2，直至循環(huán)結束。根據最終算出來的、和相對位移計算各結點處的軸力、側摩阻力分布及中性點等等。
　　2 實例分析
　　2.1回填土荷載引起環(huán)形分布群樁的負摩阻力及樁間土沉降
　　某天然氣處理廠的球罐地基[11]，球罐的半徑約7m，下面環(huán)形布置八根端承樁作為它的基礎。樁長約75m，樁徑為0.9m。場地施工時在天然土層上堆載了3m的填土。樁基礎打在基巖上，幾乎沒有沉降，而天然地基中有十幾米厚的淤泥質土，在上部3m厚填土的作用下，后期將會產生大量的固結沉降。具體的土層分布情況如表1所示。
　　球罐環(huán)形地基場地半徑約7m，由8根樁環(huán)繞。球罐地基土被樁圍繞，以本文模型分析時，相當于研究的是球罐內地基土的受力與沉降特性。所以計算單元選取時，球罐內地基土等效成圖1中的單根樁，而圖1中的樁周土則以8根球罐樁基礎來等效。