水工混凝土结构设计规范DLT5057-1996.pdf

1、 水工混凝土结构设计规范 Design code for hydraulic concrete structures DL/T 5057 1996 (代替SDJ 20 78) 主编部门电力工业部西北勘测设计研究院 批准部门中华人民共和国电力工业部 施行日期1997年3月1日 中华人民共和国电力工业部 关于发布水工混凝土结构设计规范 电力行业标准的通知 电技1996 576号 各电管局各省自治区直辖市电力局水电水利规划设计总院各有关单位 水工混凝土结构设计规范电力行业标准经审查通过批准为推荐性标准现予发布 其编号为DL/T5057 1996 该标准自1997年3月1日起实施 请将执行中的问题和意

2、见告电力工业部水电水利规划设计总院并抄送部标准化领导小组办公室 一九九六年九月五日 1 总 则 1.0.1 为了在水工混凝土结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策做到安全适用技术先进经济合理特制订本规范 1.0.2 本规范适用于水利水电工程中的素混凝土钢筋混凝土及预应力混凝土结构的设计但不适用于混凝土坝的设计 1.0.3 本规范是根据GB50199 94水利水电工程结构可靠度设计统一标准规定的原则制订的 1.0.4 当水工建筑物有专门的设计规范时尚应符合专门规范的有关要求 2 主要术语与符号 2.1 主 要 术 语 编号术 语涵 义2.1.1概率极限状态设计以影响结构可靠度的基本变量(包括附加变

3、量)作为随机变量根据极限状态方程计算结构的失效概率或可靠指标的设计方法2.1.2分项系数设计表达式以代表值和分项系数反映极限状态方程中各基本变量(包括附加变量)的不定性和变异性并与目标可靠指标相联系的结构设计表达方法2.1.3承载能力极限状态结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形的极限状态2.1.4正常使用极限状态结构或构件达到使用功能上允许的某一规定限值的极限状态2.1.5作用(荷载)施加在结构上的集中或分布力或引起结构外加变形约束变形的原因前者称直接作用(或荷载)后者称间接作用2.1.6永久作用(荷载)在设计基准期内量值不随时间变化或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用(荷载

4、)其中直接作用也称恒荷载2.1.7可变作用(荷载)在设计基准期内量值随时间变化且其变化与平均值相比不可忽略的作用(荷载)其中直接作用也称活荷载2.1.8可控制的可变作用(荷载)在作用过程中可严格控制使其不超出规定限值的可变作用(荷载)2.1.9偶然作用(荷载)在设计基准期内出现的概率很小而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用(荷载)2.1.10作用(荷载)效应作用(荷载)引起的结构或构件的内力变形等2.1.11设计状况结构在施工安装运行检修各个时期可能出现的不同结构体系环境和作用(荷载)等构成的设计条件2.1.12持久状况在结构正常使用过程中一定出现且持续时间很长一般与结构设计基准期为同一量

5、级的设计状况2.1.13短暂状况在结构施工安装检修或使用过程中短暂出现的设计状况2.1.14偶然状况在结构使用过程中规定的出现概率很低持续期很短的设计状况2.1.15基本组合按承载能力极限状态设计时持久状况或短暂状况下永久作用(荷载)与可变作用(荷载)效应的组合2.1.16偶然组合按承载能力极限状态设计时永久作用(荷载)可变作用(荷载)与一种偶然作用(荷载)效应的组合2.1.17短期组合按正常使用极限状态设计时可变作用(荷载)的短期效应与永久作用(荷载)效应的组合2.1.18长期组合按正常使用极限状态设计时可变作用(荷载)的长期效应与永久作用(荷载)效应的组合2.1.19作用(荷载)标准值结构

6、或构件设计时采用的各种作用(荷载)的基本代表值按基准期作用(荷载)最大值的概率分布的某一分位值确定2.1.20作用(荷载)设计值作用(荷载)标准值乘以作用(荷载)分项系数后的值2.1.21材料强度标准值结构或构件设计时采用的材料强度的基本代表值按符合规定质量的材料强度的概率分布的某一分位值确定2.1.22材料强度设计值材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值2.1.23结构重要性系数用来考虑水利水电工程结构及构件的结构安全级别的系数2.1.24设计状况系数用来考虑在不同设计状况下可以有不同的可靠度水平的系数2.1.25材料性能分项系数用来考虑材料性能对其标准值的不利变异的系数2.1.26作用(

7、荷载)分项系数用来考虑作用(荷载)对其标准值的不利变异的系数2.1.27结构系数在分项系数设计表达式中用来考虑作用(荷载)效应计算和抗力计算不定性以及作用(荷载)分项系数材料性能分项系数不能完全考虑的其他各种变异性的系数2.1.28耐久性在设计基准期内结构在正常使用和维护条件下随时间变化而仍能满足预定功能要求的能力2.1.29相对界限受压区高度受拉钢筋和受压区混凝土同时达到其强度设计值时的混凝土受压区高度与截面有效高度的比值2.1.30计算剪跨比集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离与截面有效高度的比值2.1.31截面抵抗矩的塑性系数正截面塑性抵抗矩与弹性抵抗矩之比2.1.32深受弯构件跨高

8、比l0/h 5的钢筋混凝土深梁短梁和厚板的统称2.1.33深梁跨高比l0/h 2的简支梁和跨高比l0/h 2.5的连续梁2.1.34短梁跨高比l0/h 5但大于深梁范畴的梁2.1.35厚板跨高比l0/h 5的板2.2 材料性能符号 编号符 号涵 义2.2.1Ec 混凝土弹性模量2.2.2Es 钢筋弹性模量2.2.3Gc 混凝土剪变模量2.2.4c 混凝土泊松比2.2.5C20表示立方体抗压强度标准值为20N/mm 2的混凝土强度等级2.2.6F100表示抗冻为100级的混凝土抗冻等级2.2.7W2 表示抗渗为2级的混凝土抗渗等级2.2.8fckfc 混凝土轴心抗压强度标准值设计值2.2.9ft

9、k ft 混凝土轴心抗拉强度标准值设计值2.2.10fykfpyk 热轧钢筋及冷拉钢筋作为普通钢筋预应力钢筋时的强度标准值2.2.11fstk 冷轧带肋钢筋作为普通钢筋时的强度标准值2.2.12fptk 热处理钢筋钢丝钢绞线冷轧带肋钢筋作为预应力钢筋时的强度标准值2.2.13fyfy 普通钢筋的抗拉抗压强度设计值2.2.14fpy f py 预应力钢筋的抗拉抗压强度设计值2.2.15fyv 箍筋抗拉强度设计值2.3 作用(荷载)和作用(荷载)效应符号 编号符 号涵 义2.3.1M N T V由各作用(荷载)标准值乘以相应的作用分项系数后所产生的效应总和并再乘以结构重要性系数0及设计状况系数后的

10、弯矩轴向力扭矩剪力设计值2.3.2MsNs 荷载效应短期组合时由各作用(荷载)标准值所产生的效应总和并乘以结构重要性系数0后的弯矩轴向力2.3.3MlNl 荷载效应长期组合时由各作用(荷载)标准值并考虑荷载长期组合系数后所产生的效应总和再乘以结构重要性系数0后的弯矩轴向力2.3.4Np 后张法构件预应力钢筋及非预应力钢筋的合力2.3.5Np0 混凝土法向应力等于零时预应力钢筋及非预应力钢筋的合力2.3.6Vc 混凝土的受剪承载力2.3.7Vsv 箍筋的受剪承载力2.3.8Vsb 弯起钢筋的受剪承载力2.3.9cs cl 在荷载效应的短期组合长期组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力2.3.10pc

11、 由预加应力产生的混凝土法向应力2.3.11tp cp 混凝土中的主拉应力主压应力2.3.12s p 正截面承载力计算中纵向普通钢筋预应力钢筋的应力2.3.13ss sl 按荷载效应的短期组合长期组合计算的构件的纵向受拉钢筋应力2.3.14con 预应力钢筋张拉控制应力2.3.15po po 受拉区受压区预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力2.3.16pe pe 受拉区受压区预应力钢筋的有效预应力2.3.17l l 受拉区受压区预应力钢筋在相应阶段的预应力损失值2.3.18混凝土的剪应力2.4 几何参数符号 编号符 号涵 义2.4.1a纵向非预应力及预应力受拉钢筋合力点至截

12、面近边的距离2.4.2asas 纵向非预应力受拉钢筋合力点受压钢筋合力点至截面近边的距离2.4.3apap 受拉区纵向预应力钢筋合力点受压区纵向预应力钢筋合力点至截面近边的距离 2.4.4b矩形截面宽度T形I形截面腹板的宽度2.4.5bfbf T形或I形截面受拉区受压区翼缘的计算宽度2.4.6c混凝土保护层厚度2.4.7d钢筋直径2.4.8e e轴向力作用点至纵向受拉钢筋合力点纵向受压钢筋合力点的距离2.4.9ec 混凝土受压区的合力点到截面重心的距离2.4.10e0 轴向力对截面重心的偏心距2.4.11epoepn换算截面重心净截面重心至预应力钢筋及非预应力钢筋合力点的距离 2.4.12h截

13、面高度2.4.13h0 截面有效高度即受拉钢筋的重心至截面受压边缘的距离2.4.14hfhf T形或I形截面受拉区受压区翼缘的高度2.4.15hw 截面腹板的高度2.4.16i回转半径2.4.17la 纵向受拉钢筋的最小锚固长度2.4.18l0 计算跨度或计算长度2.4.19rc 曲率半径2.4.20s箍筋或分布钢筋的间距2.4.21x混凝土受压区计算高度2.4.22xb 界限受压区计算高度2.4.23yc 混凝土截面重心至受压区边缘的距离2.4.24y0yn 换算截面重心净截面重心至所计算纤维的距离2.4.25ypyp 受拉区受压区的预应力合力点至换算截面重心的距离2.4.26ysys 受拉

14、区受压区的非预应力钢筋重心至换算截面重心的距离2.4.27z纵向受拉钢筋合力点至混凝土受压区合力点之间的距离2.4.28A构件截面面积2.4.29Ac 混凝土截面面积2.4.30Ac 混凝土受压区的截面面积2.4.31A0 构件换算截面面积2.4.32An 构件净截面面积2.4.33AsAs 受拉区受压区纵向非预应力钢筋的截面面积2.4.34Ate 有效受拉混凝土截面面积2.4.35ApAp 受拉区受压区纵向预应力钢筋的截面面积2.4.36Ast 抗扭纵向钢筋的全部截面面积2.4.37Asv1Ast1 受剪受扭计算中单肢箍筋的截面面积2.4.38AsvAsh 同一截面内各肢竖向箍筋水平箍筋的全

15、部截面面积2.4.39AsbApb 同一弯起平面内非预应力预应力弯起钢筋的截面面积2.4.40Al 混凝土局部受压面积2.4.41Bs 受弯构件的短期刚度2.4.42Bl 受弯构件的长期刚度2.4.43Wt 截面受拉边缘的弹性抵抗矩受扭构件的截面受扭塑性抵抗矩2.4.44Wc 截面受压边缘的弹性抵抗矩2.4.45W0 换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩2.4.46Ic 混凝土截面对于其本身重心轴的惯性矩2.4.47I0 换算截面惯性矩2.4.48In 净截面惯性矩2.4.49Wmax 最大裂缝宽度2.5 计算系数及其它符号 编号符 号涵 义2.5.1a混凝土的导温系数2.5.2c混凝土的比热2.5.

16、31 裂缝宽度验算时考虑构件受力特征的系数2.5.42 裂缝宽度验算时考虑钢筋表面形状的系数2.5.53 裂缝宽度验算时考虑荷载长期作用影响的系数2.5.6c 混凝土线膨胀系数2.5.7ct 混凝土拉应力限制系数2.5.8E 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值2.5.9混凝土局部受压时的强度提高系数混凝土的放热系数2.5.10t 剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数2.5.11受拉区混凝土塑性影响系数2.5.12m 截面抵抗矩的塑性系数2.5.13d 结构系数2.5.14G 永久作用(荷载)分项系数2.5.15Q 可变作用(荷载)分项系数2.5.160 结构重要性系数2.5.17偏心受压构件考虑挠

17、曲影响的轴向力偏心距增大系数2.5.18考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数2.5.19计算剪跨比混凝土的导热系数2.5.20b 受拉钢筋和受压区混凝土同时达到强度设计值时的相对界限受压区计算高度2.5.21纵向受拉钢筋配筋率可变作用(荷载)标准值的长期组合系数2.5.22min 最小配筋率2.5.23 0min基本最小配筋率 2.5.24 sv竖向箍筋或竖向分布钢筋的配筋率 2.5.25 sh水平箍筋或水平分布钢筋的配筋率 2.5.26te 纵向受拉钢筋的有效配筋率2.5.27v 间接钢筋的体积配筋率2.5.28轴心受压构件的稳定系数2.5.29设计状况系数2.5.30荷载分布的影响系数3

18、材 料 3.1 混 凝 土 3.1.1 混凝土应满足强度要求并应根据建筑物的工作条件地区气候等具体情况分别满足抗渗抗冻抗侵蚀抗冲刷等耐久性的要求 3.1.2 混凝土强度等级应由按标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度标准值确定 注混凝土强度等级用符号C和立方体抗压强度标准值(以N/mm2计)表示 3.1.3 混凝土强度标准值应按表3.1.3采用 表3.1.3 混凝土强度标准值(N/mm2) 混 凝 土 强 度 等 级强度种类符号C10C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60轴心抗压fck6.710.013.5

19、17.020.023.527.029.532.034.036.0轴心抗拉ftk0.901.201.501.752.002.252.452.602.752.852.95在混凝土结构构件设计中不宜利用混凝土的后期强度但经充分论证后也可根据建筑物的型式地区的气候条件以及开始承受荷载的时间采用60d或90d龄期的抗压强度 混凝土不同龄期的抗压强度增长率应通过试验确定当无试验资料时可按照附录A采用 3.1.4 构件设计时混凝土强度设计值应按表3.1.4采用 3.1.5 对防止温度裂缝有较高要求的大体积混凝土结构设计时应对混凝土提出高延伸率和低热性要求宜选用低热水泥或掺加合适的掺合料与外加剂 3.1.6

20、混凝土的重力密度(重度)应由试验确定当无试验资料时素混凝土可按24kN/m3钢筋混凝土可按25kN/m3采用 表3.1.4 混凝土强度设计值(N/mm2) 混 凝 土 强 度 等 级强度种类符号C10C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60轴心抗压fc 5.07.510.012.515.017.519.521.523.525.026.5轴心抗拉ft 0.650.901.101.301.501.651.801.902.002.102.20注计算现浇的钢筋混凝土柱时如截面的长边或直径小于300mm则表中强度设计值应乘以系数0.8 3.1.7 28d龄期时混凝土受压或受拉弹性模量

21、Ec可按表3.1.7采用混凝土的泊松比c可取为0.167混凝土剪变模量Gc可按表3.1.7混凝土弹性模量的0.4倍采用 表3.1.7 混凝土弹性模量Ec(N/mm2) 混凝土强度等级弹性模量混凝土强度等级弹性模量C101.75104C403.25104C152.20104C453.35104C202.55104C503.45104C252.80104C553.55104C303.00104C603.60104C353.151043.2 钢 筋 3.2.1 钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋应按下列规定选用 (1)普通钢筋宜采用级级级钢筋和LL550级冷轧带肋钢筋也可采用冷拉级(d 12mm

22、)钢筋 (2)预应力钢筋宜采用碳素钢丝刻痕钢丝钢绞线热处理钢筋也可采用冷拉级钢筋 对中小型构件中的预应力钢筋宜采用LL650级或LL800级冷轧带肋钢筋 注普通钢筋系指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋 3.2.2 钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率 热轧钢筋和冷拉钢筋的强度标准值系根据屈服强度确定对普通钢筋用fyk表示对预应力钢筋用fpyk表示 钢丝钢绞线热处理钢筋和冷轧带肋钢筋的强度标准值系根据极限抗拉强度确定对LL550级冷轧带肋钢筋用fstk表示对预应力钢丝钢绞线热处理钢筋LL650级和LL800级冷轧带肋钢筋用fptk表示 普通钢筋的强度标准值和预应

23、力钢筋的强度标准值应按表3.2.2-1及表3.2.2-2采用若设计中仍采用冷拔低碳钢丝则其强度标准值可按照有关规范的规定采用 表3.2.2-1 钢筋强度标准值(N/mm2) 种 类fyk或fpyk或fstk或fptk级(Q235)235热 轧 级(20MnSi 20MnNb(b)335级(20MnSiV 20MnTi K20MnSi)400钢 筋级(40Si2MnV 45SiMnV 45Si2MnTi)540级(d 12)280级(d 25) (d=28 40)450 430级500冷 拉 钢 筋级700LL550(d=4 12)550LL650(d=4 6)650冷轧带肋钢筋LL800(d=

24、5)800热处理钢筋40Si2Mn(d=6) 48Si2Mn(d=8.2) 45Si2Cr(d=10)1470注级K20MnSi钢筋系余热处理钢筋 3.2.3 钢筋抗拉强度设计值fy或fpy及钢筋抗压强度设计值fy或fpy应分别按表3.2.3-1及表3.2.3-2采用若设计中仍采用冷拔低碳钢丝则其强度设计值可按照有关规范的规定采用 表3.2.2-2 钢丝钢绞线强度标准值(N/mm2) 种 类fptk 碳素钢丝4 5 6 7 8 91470 1570 1670 1770 1570 1670 1470 1570刻痕钢丝5 71470 1570二股(2 5)d=10 (2 6)d=121720三股(

25、3 5)d=10.8 (3 6)d=12.91720(7 3)d=9.0(7 4)d=12.0(7 5)d=15.01670 17701570 16701470 1570钢绞线七股d=9.5d=11.1d=12.7d=15.21860186018601720 1820 1860注1.碳素钢丝和刻痕钢丝系指GB5223 95预应力混凝土用钢丝中的消除应力的高强度圆形钢丝 2.根据国家标准同一规格的钢丝(钢绞线)有不同的强度级别因此表中对同一规格的钢丝(钢绞线)列出了相应的fptk值在设计中可自行选用 3.钢绞线直径d系指钢绞线截面的外接圆直径即公称直径 表3.2.3-1 钢筋强度设计值(N/mm

26、2) 种 类fy或fpy fy或fpy 级(Q235)210210级20MnSi 20MnNb(b)310310级(20MnSiV 20MnTi K20MnSi)360360热 轧 钢 筋级(40Si2MnV 45SiMnV 45Si2MnTi)500400级(d 12)250210冷 拉 钢 级(d 25) (d=28 40)380 360310 310级420360筋级580400LL550(d=4 12)360360LL650(d=4 6)430380冷轧带肋钢筋LL800(d=5)530380热处理钢筋40Si2Mn(d=6) 48Si2Mn(d=8.2) 45Si2Cr(d=10)1

27、000400注1.在钢筋混凝土结构中轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于310N/mm2时仍应按310N/mm2取用其他构件的钢筋抗拉强度设计值大于360N/mm2时仍应按360N/mm2取用对于直径大于12mm的级钢筋如经冷拉不得利用冷拉后的强度 2.成盘供应的LL550级冷轧带肋钢筋经机械调直后抗拉及抗压强度设计值应降低20N/mm23.结构构件中配有不同种类的钢筋时每种钢筋根据其受力情况应采用各自的强度设计值 表3.2.3-2 钢丝钢绞线强度设计值(N/mm2) 种 类fpy fpy fpyk=17701200fpyk=1670 1130 fpyk=1570 1070 碳素钢

28、丝4 9fpyk=1470 1000 400fpyk=15701070刻痕钢丝5 7fpyk=1470 1000 360二股fpyk=17201170360三股fpyk=17201170360fpyk=1860 1260fpyk=1820 1240 fpyk=1770 1200 fpyk=1720 1170 fpyk=1670 1130 fpyk=1570 1070 钢绞线七股fpyk=1470 1000 360注当碳素钢丝刻痕钢丝钢绞线的强度标准值不符合表3.2.2-2的规定时其强度设计值应进行换算 3.2.4 钢筋弹性模量Es应按表3.2.4采用 表3.2.4 钢筋弹性模量(N/mm2)

29、种 类Es 级钢筋冷拉级钢筋2.1105级钢筋级钢筋级钢筋热处理钢筋碳素钢丝2.0105冷轧带肋钢筋1.9105冷拉级钢筋冷拉级钢筋冷拉级钢筋刻痕钢丝钢绞线1.8105注钢绞线也可采用实测的弹性模量 4 基本设计规定 4.1 一 般 规 定 4.1.1 本规范采用概率极限状态设计原则以分项系数设计表达式进行设计 4.1.2 水工混凝土结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类 设计时应根据承载能力及正常使用极限状态的要求分别按下列规定进行计算和验算 (1)承载能力及稳定所有结构构件均应进行承载能力计算必要时尚应进行结构的抗倾抗滑及抗浮验算对需要抗震设防的结构尚应进行结构的抗震承

30、载能力计算 (2)变形对使用上需控制变形值的结构构件应进行变形验算 (3)抗裂或裂缝宽度对使用上要求进行裂缝控制的结构构件应进行抗裂或裂缝宽度验算 4.1.3 水工混凝土结构设计时应根据SDJ12 78水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区丘陵区部分)的规定按水工建筑物的级别采用不同的水工建筑物的结构安全级别 水工建筑物的结构安全级别按表4.1.3划分为三级 表4.1.3 水工建筑物结构安全级别 水工建筑物级别水工建筑物的结构安全级别12 34 5对有特殊安全要求的水工建筑物其结构安全级别应经专门研究确定 结构及结构构件的结构安全级别可根据其在水工建筑物中的部位本身破坏对水工建筑物安全影响的

31、大小采用与水工建筑物的结构安全级别相同或降低一级但不得低于级 4.1.4 结构设计时应根据结构在施工安装运行检修等不同时期可能出现的不同结构体系作用(荷载)和环境条件按以下三种设计状况设计持久状况短暂状况偶然状况 三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计对持久状况尚应进行正常使用极限状态设计对短暂状况可根据需要进行正常使用极限状态设计对偶然状况可不进行正常使用极限状态设计 4.1.5 按承载能力极限状态设计时应考虑下列两种作用(荷载)效应组合基本组合偶然组合 按正常使用极限状态设计时应考虑下列两种作用(荷载)效应组合短期组合长期组合 4.1.6 对预制构件进行施工吊装验算时预制构件自重应计入动

32、力系数动力系数可取为1.5根据构件吊装时的实际受力情况也可适当增减 4.1.7 无法按杆件结构力学方法求得截面内力的钢筋混凝土结构可由弹性力学分析方法求得截面的应力图形面积以确定配筋数量或按钢筋混凝土有限元方法进行分析 4.1.8 建筑物在施工和运行期间如温度的变化对建筑物有较大影响时应进行温度应力计算并宜采用构造措施和施工措施以消除或减少温度应力使用中允许出现裂缝的钢筋混凝土结构构件在计算温度应力时应考虑裂缝开展而使构件刚度降低的影响 4.1.9 在水工建筑物设计中必要时应考虑作用在构件截面上的渗透压力并宜采用专门的排水防渗止水措施以降低渗透压力 4.1.10 水工混凝土结构所处的环境条件可

33、分为下列四个类别 一类室内正常环境 二类露天环境长期处于地下或水下的环境 三类水位变动区或有侵蚀性地下水的地下环境 四类海水浪溅区及盐雾作用区潮湿并有严重侵蚀性介质作用的环境 注1.大气区与浪溅区的分界线为设计最高水位加1.5m浪溅区与水位变动区的分界线为设计最高水位减1.0m水位变动区与水下区的分界线为设计最低水位减1.0m盐雾作用区为离海岸线500m范围内的地区 2.冻融比较严重的三类环境条件的建筑物可将其环境类别提高为四类 4.2 承载能力极限状态计算规定 4.2.1 对于基本组合应采用下列极限状态设计表达式 ()() 01SG Qa RfaGk Qk kddk(4.2.1) 式中 0结

34、构重要性系数对结构安全级别为级的结构及构件可分别取1.1 1.0 0.9 设计状况系数对应于持久状况短暂状况偶然状况可分别取1.0 0.950.85 S( )作用(荷载)效应函数 R( )结构构件抗力函数 d结构系数按表4.2.1取用 G永久作用(荷载)分项系数按附录B取用 Q可变作用(荷载)分项系数按附录B取用 Gk永久作用(荷载)标准值 Qk可变作用(荷载)标准值 fd材料强度设计值按表3.1.4表3.2.3-1及表3.2.3-2取用 ak结构构件几何参数的标准值 注本规范的承载能力极限状态计算的有关条文中所有内力设计值(N M V T等)系指由各作用(荷载)标准值乘以相应的作用(荷载)分

35、项系数后所产生的效应总和并再乘以结构重要性系数0及设计状况系数后的值 表4.2.1 承载能力极限状态计算时的结构系数d值表 素混凝土结构受拉破坏受压破坏钢筋混凝土及预应力混凝土结构2.001.301.20注1.承受永久作用(荷载)为主的构件结构系数d应按表中数值增加0.05但承受土重和土压力为主的构件可不增加 2.对新型结构结构系数d可适当提高 4.2.2 对于偶然组合极限状态设计表达式宜按下列原则确定 (1)偶然作用分项系数可取为1.0 (2)参与组合的某些可变作用可根据各类水工建筑物设计规范的规定作适当折减 (3)结构系数d值可按表4.2.1的规定取用 4.3 正常使用极限状态验算规定 4

36、.3.1 结构构件正常使用极限状态应分别按作用(荷载)效应的短期组合和长期组合进行设计 对于短期组合应采用下列设计表达式 0Ss(GkQkfkak) c1/d3(4.3.1-1) 对于长期组合应采用下列设计表达式 0Sl(GkQkfkak) c2/d4(4.3.1-2) 上二式中 c1c2结构的功能限值 Ss( ) Sl( )作用(荷载)效应短期组合和长期组合时的功能函数 fk材料强度标准值按表3.1.3表3.2.2-1及表3.2.2-2取用 可变作用标准值的长期组合系数可参照有关荷载规范的规定及工程经验取用 d3 d4正常使用极限状态短期组合长期组合的结构系数 注本规范的正常使用极限状态计算

37、的有关条文中荷载效应短期组合时的内力值(NsMs等)系指由各作用(荷载)标准值所产生的效应总和并乘以结构重要性系数0后的值荷载效应长期组合时的内力值(NlMl等)系指由各作用(荷载)标准值并考虑荷载长期组合系数后所产生的效应总和再乘以结构重要性系数0后的值 4.3.2 钢筋混凝土结构构件设计时应根据使用要求进行不同的裂缝控制验算 (1)抗裂验算承受水压的轴心受拉构件小偏心受拉构件以及发生裂缝后会引起严重渗漏的其它构件应进行抗裂验算如有可靠防渗措施或不影响正常使用时也可不进行抗裂验算 抗裂验算时结构构件受拉边缘的拉应力不应超过以混凝土拉应力限制系数ct控制的应力值对于荷载效应的短期组合ct取为0

38、.85对于长期组合ct取为0.7 (2)裂缝宽度验算需进行裂缝宽度验算的结构构件应按荷载效应的短期组合和长期组合两种情况分别进行验算其最大裂缝宽度计算值不应超过表4.3.2所规定的允许值 表4.3.2 钢筋混凝土结构构件最大裂缝宽度允许值 (mm) 最大裂缝宽度允许值环境条件 类 别短期组合长期组合一0.400.35二0.300.25三0.250.20四0.150.10注1.当结构构件承受水压且水力梯度i 20时表列数字宜减小0.05 2.结构构件的混凝土保护层厚度大于50mm时表列数字可增加0.05 3.若结构构件表面设有专门的防渗面层等防护措施时最大裂缝宽度允许值可适当加大 4.3.3 预

39、应力混凝土结构构件设计时应按表4.3.3根据环境条件类别和预应力钢筋种类选用不同的裂缝控制等级 一级严格要求不出现裂缝的构件按荷载效应的短期组合进行计算构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力 二级一般要求不出现裂缝的构件按荷载效应的短期组合和长期组合分别进行计算构件受拉边缘混凝土允许产生拉应力但拉应力不应超过以混凝土拉应力限制系数ct控制的应力值ct值见表4.3.3 三级允许出现裂缝的构件按荷载效应的短期组合和长期组合两种情况分别进行计算最大裂缝宽度计算值不应超过表4.3.3所列的允许值 表4.3.3 预应力混凝土构件裂缝控制等级混凝土拉应力限制 系数及最大裂缝宽度允许值 钢 筋 种 类环境条件 类

40、 别冷拉级钢筋 冷拉级钢筋 冷拉级钢筋碳素钢丝 刻痕钢丝 钢 绞 线 热处理钢筋 冷轧带肋钢筋一三级 0.2mm(0.15mm)二级 ct=0.7(0.4)二二级 二级 ct=0.7(0.4)ct=0.5(0.3)三二级 ct=0.5(0.3)一级四一级一级注1.表中数值为荷载效应短期组合的数据括号内数值为长期组合的数据 2.当有可靠的论证时预应力混凝土构件的抗裂要求可适当放宽 4.3.4 受弯构件的最大挠度应按荷载效应的短期组合和长期组合两种情况分别进行验算其计算值不应超过表4.3.4规定的允许值 表4.3.4 受弯构件的允许挠度 允许挠度(以计算跨度l0计算)项次构 件 类 型短期组合长期

41、组合1吊车梁手动吊车 电动吊车l0/500 l0/600 2渡槽槽身当l010m时 当l010m时l0/400 l0/500 l0/450 l0/550 3工作桥及启闭机下大梁l0/400 4屋盖楼盖 当l07m时 当7m l09m时 当l09m时l0/200 l0/250 l0/300 l0/250 l0/300 l0/400 注1.如果构件制作时预先起拱则在验算最大挠度值时可将计算所得的挠度减去起拱值 2.悬臂构件的允许挠度值按表中相应数值乘2取用 3.对预应力混凝土构件尚可减去预加应力所产生的反拱值 4.4 结构耐久性要求 4.4.1 设计永久性建筑物时应满足结构的耐久性要求 设计时可按

42、结构所处的环境类别提出相应的耐久性要求也可根据结构表层保护措施的实际情况及预期的施工质量控制水平将环境类别适当提高或降低但不应低于一类也不应高于四类 临时性建筑物及大体积结构的内部混凝土可不提出耐久性要求 4.4.2 混凝土强度等级不宜低于表4.4.2所列数值 4.4.3 钢筋混凝土与预应力混凝土结构的混凝土水灰比不宜大于表4.4.3所列数值素混凝土结构的最大水灰比可按表4.4.3所列数值增大0.05 表4.4.2 混凝土最低强度等级 钢筋混凝土预应力混凝土环境条件 类 别素混凝土级钢筋级钢筋热轧钢筋冷轧带肋钢筋高强钢丝热处理钢筋一C10C15C20C30C40二C15C15C20C30C40

43、三C15C20C25C35C40四C20C25C30C35C40注1.桥面及处于露天的梁柱结构混凝土强度等级不宜低于C25 2.有抗冲耐磨要求的部位应进行专门研究确定且混凝土强度等级不应低于C25 表4.4.3 混凝土最大水灰比 环境条件类别最大水灰比环境条件类别最大水灰比一0.65三0.55二0.60四0.45注1.结构类型为薄壁或薄腹构件时最大水灰比宜适当减小 2.处于三四类环境条件又受冻严重或受冲刷严重的结构最大水灰比应按照水工建筑物抗冰冻设计规范的规定执行 3.承受水力梯度较大的结构最大水灰比宜适当减小 4.4.4 混凝土的水泥用量不宜少于表4.4.4所列数值 表4.4.4 混凝土的最

44、小水泥用量(kg/m3) 最 小 水 泥 用 量环境条件类别素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土一200220280二230260300三270300340四300360380注当掺加有效外加剂及高效掺合料时最小水泥用量可适当减小 4.4.5 对于有抗渗性要求的结构混凝土应满足有关抗渗等级的规定 混凝土抗渗等级按28d龄期的标准试件测定混凝土抗渗等级分为W2 W4 W6W8 W10 W12六级 根据建筑物开始承受水压力的时间也可利用60d或90d龄期的试件测定抗渗等级 结构所需的混凝土抗渗等级应根据所承受的水头水力梯度以及下游排水条件水质条件和渗透水的危害程度等因素确定并不得低于表4.4.5的规定值

45、 表4.4.5 混凝土抗渗等级的最小允许值 项次结 构 类 型 及 运 用 条 件抗渗等级1大体积混凝土结构的下游面及建筑物内部W2H 30W4H=30 70W6H=70 150W82大体积混凝土结构的挡水面H 150W10i 10W4i=10 30W6i=30 50W83素混凝土及钢筋混凝土结构构件其背水面能自由渗水者i 50W10注1.表中H为水头(m) i为水力梯度 2.当结构表层设有专门可靠的防渗层时表中规定的混凝土抗渗等级可适当降低 3.承受侵蚀水作用的结构混凝土抗渗等级应进行专门的试验研究但不得低于W4 4.埋置在地基中的结构构件(如基础防渗墙等)可按照表中第3项的规定选择混凝土抗

46、渗等级 5.对背水面能自由渗水的素混凝土及钢筋混凝土结构构件当水头小于10m时其混凝土抗渗等级可根据表中第3项降低一级 6.对严寒寒冷地区且水力梯度较大的结构其抗渗等级应按表中的规定提高一个等级 4.4.6 混凝土抗冻等级按28d龄期的试件用快冻试验方法测定分为F400 F300 F200F150 F100 F50六级经论证也可用60d或90d龄期的试件测定 对于有抗冻要求的结构应按表4.4.6根据气候分区冻融循环次数表面局部小气候条件水分饱和程度结构构件重要性和检修条件等选定抗冻等级在不利因素较多时可选用提高一级的抗冻等级 表4.4.6 混凝土抗冻等级 气 候 分 区严寒 寒冷 温和 项次

47、年冻融循环次数(次) 100100100100 1受冻后果严重且难于检修的部位 (1)水电站尾水部位蓄能电站进出口的冬季水位变化区闸门槽二期混凝土轨道基础 (2)冬季通航或受电站尾水位影响的不通航船闸的水位变化区 (3)流速大于25m/s过冰多沙或多推移质的溢洪道或其它输水部位的过水面及二期混凝土 (4)冬季有水的露天钢筋混凝土压力水管渡槽薄壁闸门井F300F300F300F200F1002受冻后果严重但有检修条件的部位 (1)大体积混凝土结构上游面冬季水位变化区 (2)水电站或船闸的尾水渠及引航道的挡墙护坡 (3)流速小于25m/s的溢洪道输水洞引水系统的过水面 (4)易积雪结霜或饱和的路面

48、平台栏杆挑檐及竖井薄壁等构件F300F200F200F150F503受冻较重部位 (1)大体积混凝土结构外露的阴面部位 (2)冬季有水或易长期积雪结冰的渠系建筑物F200F200F150F150F504受冻较轻部位 (1)大体积混凝土结构外露的阳面部位 (2)冬季无水干燥的渠系建筑物 (3)水下薄壁构件 (4)流速大于25m/s的水下过水面F200F150F100F100F505水下土中及大体积内部的混凝土F50F50注1.气候分区划分标准为 严寒最冷月平均气温低于-10 寒冷最冷月平均气温高于-10但低于-3 温和最冷月平均气温高于-3 2.冬季水位变化区是指运行期可能遇到的冬季最低水位以下

49、0.5 1m至冬季最高水位以上1m(阳面) 2m(阴面) 4m(水电站尾水区)的部位 3.阳面指冬季大多为睛天平均每天有4h阳光照射不受山体或建筑物遮挡的表面否则均按阴面考虑 4.最冷月平均气温低于-25地区的混凝土抗冻等级应根据具体情况研究确定 5.在无抗冻要求的地区混凝土抗冻等级也不宜低于F50 4.4.7 抗冻混凝土必须掺加引气剂其水泥掺合料外加剂的品种和数量水灰比配比及含气量等应通过试验确定或按照水工建筑物抗冰冻设计规范选用 4.4.8 对于接触侵蚀性介质的结构应采用抗侵蚀性水泥或同时采用特殊防护措施等 对遭受高速水流空蚀的部位应采用合理的结构型式改善通气条件提高混凝土密实度严格控制结构表面的平整度或设置专门防护面层等措施在有泥沙磨蚀的部位应采用质地坚硬的骨料降低水灰比提高混凝土强度等级改进施工方法必要时还应采用耐磨护面材料 4.4.9 结构的型式应有利于排去局部积水避免水气凝聚于区间当环境条件类别为三四类时不宜采用薄壁和薄腹的结构型式 5 素混凝土结构构件承载能力极限状态计算 5.1 一 般 规 定 5.1.1 素混凝土不得用于轴心受拉或偏心受拉构件当裂缝形成会导致破坏导致不允许的变形或破坏结构的抗渗性能时不应采用素混凝土受弯构件或合力作