（1.上海港湾基础建设（集团）有限公司， 200092; 2.上海建筑设计研究院，上海 200041；
3.同济大学地下建筑与工程系，上海 200092）

　　摘要：采用广义荷载传递法，将大面积填土荷载下的群桩负摩阻力问题简化为对群桩内部一根桩及其桩间土之间的荷载传递分析，可以同时分析桩与桩间土的受力变形特性。通过对环形、方格布置群桩基础在填土荷载下的负摩阻力传递特性分析，清晰地展示了桩间土的大部分填土荷载通过负摩阻力逐步传递给桩身的中性点上部，又通过桩身中性点下部的正摩阻力传递给桩间土及桩端的规律，有利于加深对桩基负摩阻力荷载传递特性的理解。桩基负摩阻力使桩间土的竖向附加应力和沉降减小，因此可利用桩间土的沉降观测结果推算桩基负摩阻力特性。

　　关键词：负摩阻力；广义荷载传递法；中性点；桩间土沉降
　　中图分类号：TU432文献标识码：A
　　引言
　　在工程实践中很多因素都会导致土体的沉降量大于桩的下沉量，使桩身产生负摩阻力。负摩阻力除了会直接增加桩所受的荷载及沉降外，对于低承台桩基础，还会使承台底部与土之间形成脱空的间隙，将原本承台所受的荷载转移到桩上，在一定情况下会产生较大的危害。另一方面，由于靠近桩的地方桩产生向上的摩阻力使土的下沉量减少，而远离桩的地方土层下沉量大，很容易使桩周围的地面产生不均匀下沉，从而直接导致混凝土地面开裂。
　　目前研究桩基负摩阻力的方法有很多，根据分类大致可分为荷载传递法[1-4]、模型试验或现场试验[5, 6]、有限元模拟[7, 8]等几个方面。负摩阻力试验时间长，对量测稳定性、精度要求高，造价高，实际运用较少；有限元分析可以对桩土整体进行分析，但计算、参数取值较为复杂。荷载传递法原理直观、计算简单，但只以桩为研究对象，不能考虑桩土之间的相互影响。
　　楼晓明[9,10]提出的一种广义荷载传递法，可以对群桩内部一根桩及其桩间土之间的荷载传递规律进行计算分析，应用于刚性桩复合地基的受力特性和坑底隆起对立柱桩的上拔位移特性分析取得了良好效果。本文主要尝试将该方法用于基桩负摩阻力特性的研究，加深对桩基负摩阻力荷载传递规律的认识。
　　1基桩负摩阻力荷载传递的模型
　　产生负摩阻力比较常见的原因是，大面积填土荷载导致地面、桩周土固结下沉。对于均匀布置的大面积群桩，取其中的单根桩、桩间土及上覆填土进行分析，如图1中的虚线部分所示。
　　当桩周围有新近上覆堆填土时，填土的新增荷载会使下面的土体向下压缩下沉，带动桩也向下变形，此时土体位移大于桩的沉降，会产生负摩阻力。当靠近桩的端部时，桩的向下刺入位移会大于周边土体的沉降，土会对桩产生向上的正摩阻力，如图2左侧所示。将桩与桩周土都分为n个小单元，侧摩阻力及端阻力采用弹簧模拟。
　　将桩、土分成n个小单元，单元之间用非线性弹簧连接，如图2右侧所示。桩土作用的传递函数采用线弹性全塑性模型，取桩土间摩阻力 　　其中为第i层桩土间摩阻力系数，为桩间土有效应力，为土的极限侧阻力。
　　对于离散了的桩，可以分别列出桩、土单元的平衡方程。特定情况下，当桩及桩周土上分别有外荷载列向量、时，经过迭代分析，可以得出桩、土的位移表达式[12]
　　其中、为桩、土的刚度矩阵，、为桩以及土的位移列向量，为桩土相互作用的荷载传递矩阵。
　　天然土层在外荷载作用下先产生一维压缩，然后考虑桩侧摩阻力的影响，加上桩所受的外荷载，运用公式(2)~(3)即可求出桩影响下的土位移变化量。该变化量与土的一维压缩沉降叠加，即可求得桩与土的最终位移及受力特性。
　　综合以上思路，编制matlab程序求解：
　　(1) 已知桩、土单元的刚度矩阵、及外荷载列向量，求出一维压缩情况下土单元的下沉位移；
　　(2) 运用公式（2），求出摩阻力作用下土位移引起的桩位移，由式（3）可得桩位移引起的土的位移，如果与的差值超过容许值，则赋值；
　　(3) 重复步骤2，直至循环结束。根据最终算出来的、和相对位移计算各结点处的轴力、侧摩阻力分布及中性点等等。
　　2 实例分析
　　2.1回填土荷载引起环形分布群桩的负摩阻力及桩间土沉降
　　某天然气处理厂的球罐地基[11]，球罐的半径约7m，下面环形布置八根端承桩作为它的基础。桩长约75m，桩径为0.9m。场地施工时在天然土层上堆载了3m的填土。桩基础打在基岩上，几乎没有沉降，而天然地基中有十几米厚的淤泥质土，在上部3m厚填土的作用下，后期将会产生大量的固结沉降。具体的土层分布情况如表1所示。
　　球罐环形地基场地半径约7m，由8根桩环绕。球罐地基土被桩围绕，以本文模型分析时，相当于研究的是球罐内地基土的受力与沉降特性。所以计算单元选取时，球罐内地基土等效成图1中的单根桩，而图1中的桩周土则以8根球罐桩基础来等效。