剪應(yīng)力等于零設(shè)計(jì)法l￥Dl變徑灌注樁設(shè)計(jì)法概況在1995年7月1日以前，國(guó)內(nèi)樁基設(shè)計(jì)基本上都采用“定值設(shè)計(jì)法”。所謂“定值設(shè)計(jì)法”就是把一個(gè)具體工程中的基樁容許承載力Pa看作一個(gè)固定值，其取值法是將靜載荷試驗(yàn)基樁之極限承載力Pu除以安全系數(shù)K（一般取K=2）,即為基樁的容許承載力Pa=Ru/Ko在1995年7月1日以后，開始執(zhí)行《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94），樁基設(shè)計(jì)采用“概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法”。該方法采用與樁基礎(chǔ)失效概率相對(duì)應(yīng)的可靠指標(biāo)。來衡量樁基礎(chǔ)的可靠度。該方法采用分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式。這些分項(xiàng)系數(shù)是在概率統(tǒng)計(jì)分析樁側(cè)土質(zhì)參數(shù)，樁身材料，樁身幾何尺寸，成樁質(zhì)量，基樁布置，樁與承臺(tái)的聯(lián)結(jié)，以及計(jì)算模式等方面的變異性的基礎(chǔ)上提出樁基礎(chǔ)荷載效應(yīng)的合理分布形式和樁基礎(chǔ)抗力的合理分布形式。然后求算出可靠度指標(biāo)。，通過所謂“校準(zhǔn)法”來確定。uk采用“概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法”來確定基樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R,則R=Quk/Ysp式中q——實(shí)測(cè)單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）uks——分項(xiàng)系數(shù)，按JGJ94-94規(guī)范表5.2.2取值。“概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法”與“定值設(shè)計(jì)法”相比前進(jìn)了一大步。所謂前進(jìn)了一大步，是因?yàn)椤岸ㄖ翟O(shè)計(jì)法”，是用安全系數(shù)來度量樁基礎(chǔ)的可靠性，安全系數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，因而在某些情況下不能真實(shí)，可靠地反映樁基礎(chǔ)的真實(shí)情況。而“概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法”就不同了，它不是將樁基設(shè)計(jì)中的各種不確定因素都籠統(tǒng)地歸結(jié)到安全系數(shù)中去，而是考慮各種隨機(jī)變量的特點(diǎn)，通過統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的分析計(jì)算確定出一個(gè)可靠度指標(biāo)。，因而“概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法”較“定值設(shè)計(jì)法”更為科學(xué)、合理和符合實(shí)際?！案怕蕵O限狀態(tài)設(shè)計(jì)法”雖比“定值設(shè)計(jì)法”前進(jìn)了一大步，但仍是對(duì)樁基設(shè)計(jì)中某些隨機(jī)變量發(fā)生可能性的估計(jì)，終不能定量的、徹底的解決樁基礎(chǔ)的可靠性問題。樁的承載力是土的支撐力構(gòu)成的。樁的復(fù)雜性是由包圍它周圍的介質(zhì)——土的復(fù)雜性所決定的。因此，若土的復(fù)雜性得不到解決，則樁的復(fù)雜性便不可能得到解決。土的復(fù)雜性是土自身的屬性，是天然的?！案怕省眱H僅是一種統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法。它解決不了土自身的復(fù)雜性問題。剪應(yīng)力等于零設(shè)計(jì)法解決了土自身的復(fù)雜性問題。剪應(yīng)力等于零設(shè)計(jì)法實(shí)質(zhì)上是一種人為給土加壓的方法。這種加壓，不是隨便加的，是有條件的。制樁以力為準(zhǔn)。即以樁端土和孔壁土經(jīng)壓縮后達(dá)到樁設(shè)計(jì)承載力為準(zhǔn)。為此，必須對(duì)樁端土和孔壁土施以定量的壓力。這種定量的壓力是利用振動(dòng)桿頭部錐尖和雁翅強(qiáng)行施加給土的。只要天然土的物理力學(xué)指標(biāo)滿足變徑灌注樁的“適用條件”，這種施加就成功。這種施加的理論根據(jù)是庫(kù)侖定律(t=c+jtanp)即t=f(o)給樁端土和孔壁土施加壓力的原則是03,即豎向力(。1)與水平力(。3)相等。這種施加是在計(jì)算機(jī)的控制下一一定量的，準(zhǔn)確的一一完成的。很顯然，這種設(shè)計(jì)法，在現(xiàn)有樁基設(shè)計(jì)規(guī)范和手冊(cè)中是找不到這種設(shè)計(jì)法的最大特點(diǎn)是不依天然的力學(xué)指標(biāo)(Es、p、G、fk……)為依據(jù)，只單一地依基樁的設(shè)計(jì)承載力為依據(jù)。因此，它成功的解決了“天然土自身的復(fù)雜性問題”方法將基樁設(shè)計(jì)變得』非常簡(jiǎn)單、非渣觀非常準(zhǔn)確、非常安全。這種設(shè)計(jì)方法，使樁基設(shè)計(jì)第一次做到:單樁豎向承載力泌值與(壓密后)土的物理力學(xué)指標(biāo)全等的符盈是任何傳統(tǒng)村基設(shè)計(jì)法所達(dá)不到的。因此它必將成為樁基設(shè)計(jì)的首選方法。采用剪應(yīng)力等于零設(shè)計(jì)法設(shè)十變徑灌注樁，設(shè)計(jì)者可以打消三個(gè)顧慮：不必再顧慮承載力不足。不必再顧慮差異沉降值T限。不必再顧慮樁基造價(jià)偏高因此變徑灌注樁必將成為樁基設(shè)計(jì)的首選方案。“剪應(yīng)力等于零設(shè)計(jì)法”，的設(shè)計(jì)步驟：剪應(yīng)力等于零設(shè)計(jì)法之誨模型為:t^。。計(jì)算公式為：t=c+jtanp必備資料：工程地質(zhì)勘察報(bào)告(詳勘)建筑物樁位圖及各單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值。

（3）對(duì)場(chǎng)地土要求：天然含水量3<30%,液性指數(shù)"=0?0.75的一般粘性土。地下水位在墊層底面以下1.5m。變徑灌注樁單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值R,設(shè)計(jì)者可根據(jù)工程需要，自行確定。選定R值后，便可進(jìn)行樁孔長(zhǎng)（L。）計(jì)算。樁孔徑受振動(dòng)桿雁翅的限制。日前只有U460、u660、u800、U1000四種。TOC\o"1-5"\h\zR=R出 （1）Rk=Ap?o （2）Rk1=AS]?Ts （3）Ts=K?o?tan申 （4）""?血 ⑸L=L+2.0 （6）O式中各符號(hào)的意義如下：R 變徑灌注樁，樁端阻力設(shè)計(jì)值（KN）pkRsk——擴(kuò)徑段樁側(cè)摩阻力設(shè)計(jì)值（KN）Ap一一墊層頂面擴(kuò)徑段橫截面面積（m2）■兀7A=—d2d=d+2^r1Pd=d+2^r1d1一一墊層頂面、樁擴(kuò)徑段直徑（m）d——樁孔徑（m）△r二(0.02?△r二(0.02?0.06)mo——墊層擴(kuò)徑段振動(dòng)桿加載力（KPa）RSK?1mAs??1mARSK?1mAs??1mA1=n?d]X1.0 （m2）Ts——擴(kuò)徑段，樁側(cè)單位面積摩阻力中一一孔壁土內(nèi)摩擦角，取中=22°Kb——振動(dòng)桿頭部水平向力損失系數(shù)。L——擴(kuò)徑段長(zhǎng)（m）Lo——樁孔全長(zhǎng)（m）墊層厚度h=（2?3）d(KPa)Kb=0.25?0.75Lo=L+2.0m（m）(KPa)Kb=0.25?0.75Lo=L+2.0m（m）墊層孔徑設(shè)計(jì)值D=d至此，“剪應(yīng)力等于零設(shè)計(jì)法”設(shè)計(jì)完畢。剪應(yīng)力等于零設(shè)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)：（1） 在同一幢建筑物的所有樁端下可以打出均一強(qiáng)度的墊層，也可以打出各種不同強(qiáng)度的墊層，從根本上解決了樁端土（天然土層）物理力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，均一性差的難題。（2） 在同一幢建筑物下，可以打出各單樁豎向承載力近乎相等的樁（且是已知的）從根本上解決了基樁承載力不足或離散性大的問題。（3） 由于振動(dòng)桿頭部施加于土的力。1=。3,使樁的端阻和側(cè)阻大幅度提高，使各單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值不再受天然土層物理力學(xué)指標(biāo)的限制。（在有限的范圍內(nèi)）（4） 由于制樁是在計(jì)算機(jī)的控制下完成的，使制樁過程不受人為因素影響，實(shí)現(xiàn)了樁基的三個(gè)100%（100%檢測(cè)，100%合格，100%有制樁檔案）和三個(gè)徹底消滅（徹底消滅孔底虛土，徹底消滅差異沉降，徹底消滅質(zhì)量通?。＃?） 由于在制樁時(shí)，樁端土孔壁土均按設(shè)計(jì)壓力壓密實(shí)，因此，當(dāng)樁頂再承受設(shè)計(jì)荷載時(shí)，（例如，做靜載荷試驗(yàn)在墊層中軸線上，剪應(yīng)力等于零），樁頂沉降值小于5.0mm。（6） “剪應(yīng)力等于零設(shè)計(jì)法”，采用庫(kù)侖公式直接計(jì)算樁端土和樁側(cè)土的抗剪強(qiáng)度，用計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，將已往樁基設(shè)計(jì)中的各種不確定因素，例如：計(jì)算公式、樁端阻、側(cè)阻、地勘資料、樁身幾何尺寸、樁頂荷載和施工質(zhì)量等全部予以確定，屏棄了樁基設(shè)計(jì)中的一系列繁雜手續(xù)