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中华人民共和国行业标准 水工混凝土结构设计规范 发布实施 中华人民共和国水利部发布 中华人民共和国行业标准 水工混凝土结构设计规范 主编单位 西北勘测设计研究院 批准部门 中华人民共和国水利部 中华人民共和国水利部 关于批准发布 水工混凝土 结构设计规范的通知 水科技号 部直属各单位 各省 自治区 直辖市水利 水电 厅 局 根据部水利水电技术标准制 修订计划 由水利水电规划设计总院主持 以西北勘测设计 研究院为主编单位编制的 水工混凝土结构设计规范经审查批准为水利行业推荐性标准 并予以发布标准的名称和编号为 水工混凝土结构设计规范 该标准自年月日起实施考虑到各单位的实际情况 原 水工钢筋混凝土结构 设计规范仍可继续执行 但应创造条件尽快使用新规范 各单位在标准实施过程中 注意总结经验 如有问题请函告主持部门 并由其负责解释 标准文本由中国水利水电出版社出版发行 一九九七年二月十三日 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 目次 总则 主要术语与符号 主耀术语 材料性能符号 作用 荷载 和作用 荷载 效应符号 几何参数符号 计算系数及其它符号 材料 混凝土 钢筋 基本设计规定 一般规定 承载能力极限状态计算规定 正常使用极限状态验算规定 结构耐久性要求 素混凝土结构构件承载能力极限状态计算 一般规定 受压构件 受弯构件 局部受压 素混凝土结构构造钢筋 钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算 正截面承载力计算的一般规定 正截面受弯承载力计算 正截面受压承载力计算 正截面受拉承载力计算 斜截面承载力计算 受扭承截力计算 受冲切承载力计算 局部受压承载力计算 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算 正截面抗裂验算 正截面裂缝宽度验算 受弯构件挠度验算 预应力混凝土结构构件计算 计算规定 正截面承载力计算的一般规定 正截面受弯承载力计算 正截面受拉承载力计算 水工混凝土结构设计规范 斜截面承载力计算 抗裂验算 裂缝宽度验算 受弯构件挠度验算 一般构造规定 永久缝和临时缝 混凝土保护层 钢筋的锚固 钢筋的接头 最小配筋率 预制构件的接头 吊环与预埋件 结构构件的设计构造规定 板 梁 柱 墙 叠合式受弯构件 深受弯构件 立柱独立牛腿 壁式连续牛腿 弧形闸门支座 温度作用设计原则 一般规定 大体积混凝土在温度作用下的裂缝控制 考虑温度作用的钢筋混凝土框架计算 钢筋混凝土构件抗震设计 一般规定 框架梁 框架柱 铰接排架柱 桥跨结构 附录混凝土不同龄期的抗压强度比值 附录作用 荷载 分项系数 附录截面抵抗矩的塑性系数值 附录钢筋混凝土双向受弯构件正截面受弯承载力近似计算方法 附录钢筋混凝土矩形截面小偏心受压构件配筋计算的简化方法 附录对称配筋矩形截面双向偏心受压构件正截面承载力近似计算方法 附录混凝土的热学指标与应力松弛系数 附录非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则 附录钢筋 钢绞线的计算截面面积及公称质量 附录钢筋混凝土矩形截面受弯构件正截面承载力计算方法 附录本规范用词说明 附加说明 水工混凝土结构设计规范 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 总则 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 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 本规范是根据国家标准 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 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 主要术语与符号 主要术语 编号术语涵义 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 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 承接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 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 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 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 载其中 直接作用也称恒荷载 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 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 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 作用 荷载 效应作用 荷载 引起的结构或构件的内力 变形等 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 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 级的设计状况 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 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 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 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 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 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 作用 荷载 标准值 结构或构件设计时 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 水工混凝土结构设计规范 续表 编号术语涵义 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 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 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 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 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 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 作用 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 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 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 相对界限受压区高度 受拉钢筋的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 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 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 深受弯构件跨高比的钢筋混凝土深梁 短梁和厚板的统称 深梁跨高比的简支梁和跨高比的连续梁 短梁跨高比但大于深梁范畴的梁 厚板跨高比的板 材料性能符号 编号符号涵义 混凝土弹性模量 钢筋弹性模量 混凝土剪变模量 混凝土泊松比 表示立方体抗压强度标准值为和混凝土强度等级 表示抗冻为级的混凝土抗冻等级 表示抗渗为级的混凝土抗渗等级 混凝土轴心抗压强度标准值 设计值 混凝土轴心抗拉强度标准值 设计值 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 冷轧带肋钢筋作为普通钢筋时的强度标准值 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 普通钢筋的抗拉 抗压强度设计值 预应力钢筋的抗拉 抗压强度设计值 箍筋抗拉强度设计值 水工混凝土结构设计规范 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 作用 荷载 和作用 荷载 效应符号 编号符号涵义 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 重要性系数及设计状况系数后的弯矩 轴向力 扭矩 剪力设计值 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 系数后的弯矩 轴向力 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后的弯矩 轴向力 后张法构件预应力钢筋及非预应力钢筋的合力 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 混凝土的受剪承载力 箍筋的受剪承载力 弯起钢筋的受剪承载力 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 由预加应力产生的混凝土法向应力 混凝土中的主拉应力 主压应力 正截面承载力计算中纵向普通钢筋 预应力钢筋的应力 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 预应力钢筋张拉控制应力 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 受拉区 受压区预应力钢筋的有效预应力 受拉区 受压区预应力钢筋在相应阶段的预应力损失值 混凝土的剪应力 几何参数符号 编号符号涵义 纵向非预应力及预应力受拉钢筋合力点至截面近边的距离 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 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 矩形截面宽度形形截面腹板的宽度 形或形截面受拉区 受压区翼缘的计算宽度 混凝土保护层厚度 钢筋直径 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 混凝土受压区的合力点到截面重心的距离 轴向力对截面重心的偏心距 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 截面高度 截面有效高度 即受拉钢筋的重心至截面受压边缘的距离 水工混凝土结构设计规范 续表 编号符号涵义 形或形截面受拉区 受压区翼缘的高度 截面腹板的高度 回转半径 纵向受拉钢筋的最小锚固长度 计算跨度或计算长度 曲率半径 箍筋或分布钢筋的间距 混凝土受压区计算高度 界限受压区计算高度 混凝土截面重心至受压区边缘的距离 换算截面重心 净截面重心至所计算纤维的距离 受拉区 受压区的预应力合力点至换算截面重心的距离 受拉区 受压区的非预应力钢筋重心至换算截面重心的距离 纵向受拉钢筋合力点至混凝土受压区合力点之间的距离 构件截面面积 混凝土截面面积 混凝土受压区的截面面积 构件换算截面面积 构件净截面面积 受拉区 受压区纵向非预应力钢筋的截面面积 有效受拉混凝土截面面积 受拉区 受压区纵向预应力钢筋的截面面积 抗扭纵向钢筋的全部截面面积 受剪 受扭计算中单肢箍筋的截面面积 同一截面内各肢竖向箍筋 水平箍筋的全部截面面积 同一弯起平面内非预应力 预应力弯起钢筋的截面面积 混凝土局部受压面积 受弯构件的短期刚度 受弯构件的长期刚度 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 截面受压边缘的弹性抵抗矩 换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩 混凝土截面对于其本身重心轴的惯性矩 换算截面惯性矩 净截面惯性矩 最大裂缝宽度 水工混凝土结构设计规范 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 计算系数及其它符号 编号符号涵义 混凝土的导温系数 混凝土的比热 裂缝宽度验算时考虑构件受力特征的系数 裂缝宽度验算时考虑钢筋表面形状的系数 裂缝宽度验算时考虑荷载长期作用影响的系数 混凝土线膨胀系数 混凝土拉应力限制系数 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值 混凝土局部受压时的强度提高系数 混凝土的放热系数 剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数 受拉区混凝土塑性影响系数 截面抵抗矩的塑性系数 结构系数 永久作用 荷载 分项系数 可变作用 荷载 分项系数 结构重要性系数 偏心受压构件考虑挠曲影响的轴向力偏心距增大系数 考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数 计算剪跨比 混凝土的导热系数 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 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 最小配筋率 基本最小配筋率 竖向箍筋或竖向分布钢筋的配筋率 水平箍筋或水平分布钢筋的配筋率 纵向受拉钢筋的有效配筋率 间接钢筋的体积配筋率 轴心受压构件的稳定系数 设计状况系数 荷载分布的影响系数 材料 混凝土 混凝土应满足强度要求 并应根据建筑物的工件条件 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 混凝土强度等级应由按标准方法制作养护的边长为的立方体试件 在龄期用 标准试验方法测得的具有保证率的抗压强度标准值确定 注 混凝土强度等级用符号和立方体抗压强度标准值 以计 表示 混凝土强度标准值应按表采用 水工混凝土结构设计规范 表混凝土强度标准值 强度种类符号 混凝土强度等级 轴心抗压 轴心抗拉 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 采用或龄期的抗压强度 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 可按照附录采用 构件设计时 混凝土强度设计值应按表采用 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 表混凝土强度设计值 强度种类符号 混凝土强度等级 轴心抗压 轴心抗拉 注 计算现浇的钢筋混凝土柱时 如截面的长边或直径小于则表中强度设计值应乘以系数 混凝土的重力密度 重度 应由试验确定当无试验资料时 素混凝土可按钢筋 混凝土可按采用 龄期时混凝土受压或受拉弹性模量可按表采用 混凝土的泊松比可取为 混凝土剪变模量可按表混凝土弹性模量的倍采用 表混凝土弹性模量 混凝土强度等级弹性模量混凝土强度等级弹性模量混凝土强度等级弹性模量 钢筋 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 普通钢筋宜采用级级级钢筋和级冷轧带肋钢筋 也可采用冷拉级 钢筋 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级或级冷轧带肋钢筋 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 钢筋的强度标准值应具有不小于的保证率 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表示 对预应力钢 筋用表示 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 水工混凝土结构设计规范 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 级冷轧带肋钢筋用表示 对预应力钢丝 钢绞线 热处理钢筋级和级冷轧带肋钢 筋用表示 普通钢筋的强度标准值和预应力钢筋的强度标准值应按表及表采用若 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 表钢筋强度标准值 种类 或或 或 热轧 钢筋 级 级 级 级 冷拉 钢筋 级 级 级 级 冷轧 带肋 钢筋 热处理 钢筋 注级钢筋系余热处理钢筋 表钢丝 钢绞线强度标准值 种类 碳素钢丝 刻痕钢丝 钢绞线 二股 三股 七股 注碳素钢丝和刻痕钢丝系指 预应力混凝土用钢丝 中的消除应力的高强度圆形钢丝 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 相应的值 在设计中可自行选用 钢绞线直径系指钢绞线截面的外接圆直径 即公称 直径 钢筋抗拉强度设计值或及钢筋抗压强度设计值或应分别按表及表 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 表钢筋强度设计值 种类或或备注 热轧 钢筋 级 级 级 级 冷拉 钢筋 级 级 级 级 冷轧 带肋钢筋 热处理 钢筋 注在钢筋混凝土结构中 轴心受拉 和小编心受拉构件的钢筋抗拉强 度设计值大于时 仍 应按取用 其他构件 的钢筋抗拉强度设计值大于 时 仍应按取 用 对于直径大于的级 钢筋 如经冷拉 不得利用冷拉后 的强度 成盘供应的级冷轧带肋钢 筋经机械调直后 抗拉及抗压强 度设计值应降低 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 水工混凝土结构设计规范 表钢丝 钢绞线强度设计值 种类 碳素钢丝 刻痕钢丝 钢绞线 二股 三股 七股 注当碳素钢丝 刻痕钢丝 钢绞线的强度标准值不符合表的规定时 其强度设计值应进行换算 钢筋弹性模量应按表采用 表钢筋弹性模量 种类 级钢筋 冷拉级钢筋 级钢筋级钢筋级钢筋 热处理钢筋 碳素钢丝 冷轧带肋钢筋 冷拉级钢筋 冷拉级钢筋 冷拉级钢筋 刻痕钢丝 钢绞线 注 钢绞线也可采用实测的弹性模量 基本设计规定 一般规定 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 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 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载能力计算 变形对使用上需控制变形值的结构构件 应进行变形验算 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 水工混凝土结构设计时 应根据 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准的 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划 分为三级 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 表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 水工混凝土结构设计规范 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 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 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 的环境条件 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 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 对预制构件进行施工吊装验算时 预制构件自重应计入动力系数 动力系数可取为根 据构件吊装时的实际受力情况 也可适当增减 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 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 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 水工混凝土结构所处的环境条件可分为下列四个类别 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 注大气区与浪溅区的分界线为设计最高水位加浪溅区与水位变动区的分界线为设计最高水位减水位变动 区与水下区的分界线为设计最低水位减盐雾作用区为离海岸线范围内的地区 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 承载能力极限状态计算规定 对于基本组合 应采用下列极限状态设计表达式 式中结构重要性系数 对结构安全级别为级的结构及构件 可分别取 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 水工混凝土结构设计规范 作用 荷载 效应函数 结构构件抗力函数 结构系数 按表取用 永久作用 荷载 分项系数 按附录取用 可变作用 荷载 分项系数 按附录取用 永久作用 荷载 标准值 可变作用 荷载 标准值 材料强度设计值 按表表及表取用 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 所有内力设计值等 系指由各作用 荷载 标准值乘以相应 的作用 荷载 分项系数后所产生的效应总和并再乘以结构重要性系数及设计状况系数后的值 对于偶然组合 极限状态设计表达式宜 按下列原则确定 偶然作用分项系数可取为 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 结构系数值可按表的规定取 用 表承载能力极限状态计算时的结构系数值表 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 注承受永久作用 荷载 为主的构件 结构系数应按 表中数值增加但承受土重和土压力为主的构件 可不增加 对新型结构 结构系数可适当提高 正常使用极限状态验算规定 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 对于长期组合 应采用下列设计表达式 式中结构的功能限值 作用 荷载 效应短期组合和长期组合时的功能函数 材料强度标准值 按表表及表取用 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 注 本规范的正常使用极限状态计算的有关条文中 荷载效应短期组合时的内力值等 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后的值 荷载效应长期组合时的内力值等 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后的值 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 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控制的应力 值 对于荷载效应的短期组合取为对于长期组合取为 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 水工混凝土结构设计规范 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 种情况分别进行验算 其最大裂缝宽度计算值不应超过表所规定的允许值 预应力混凝土结构构件设计时 应按表 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控制的应力 值值见表 三级允许出现裂缝的构件 按荷载效应 表钢筋混凝土结构构件 最大裂缝宽度允许值 环境条件 类别 最大裂缝宽度允许值 短期组合长期组合 一 二 三 四 注当结构构件承受水压且水力梯度时 表列数字 宜减小 结构构件的混凝土保护层厚度大于时 表列 数字可增加 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 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所列的允 许值 表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 环境条件类别 钢筋种类 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 三级二级 二 二级二级 三 二级 一级 四一级一级 注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 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 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 值不应超过表规定的允许值 表受弯构件的允许挠度 项次构件类型 允许挠度 以计算跨度计算 短期组合长期组合 吊车粱 手动吊车 电动吊车 渡槽槽身 当时 当时 工作桥及启闭机下大梁 水工混凝土结构设计规范 续表 项次构件类型 允许挠度 以计算跨度计算 短期组合长期组合 屋盖 楼盖 当时 当时 当时 注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 悬臂构件的允许挠度值按表中相应数值乘取用 对预应力混凝土构件尚可减去预加应力所产生的反拱值 结构耐久性要求 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 混凝土强度等级不宜低于表所列数值 表混凝土最低强度等级 环境条件 类别 素混凝土 钢筋混凝土 级钢筋级钢筋 预应力混凝土 热扎钢筋 冷 轧带肋钢筋 高强钢丝 热处理钢筋 一 二 三 四 注桥面及处于露天的梁 柱结构 混凝土强度等级不宜低于 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 混凝土的水泥用量不宜少于表所列数值 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所列数值素混凝土 结构的最大水灰比可按表所列数值增大 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 表混凝土最大水灰比 环境条件类别最大水灰比 一 二 三 四 注结构类型为薄壁或薄腹构件时 最大水灰比宜适当 减小 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 承受水力梯度较大的结构 最大水灰比宜适当减小 混凝土抗渗等级按龄期的标准试件测定 混凝土抗渗等级分为六 级 根据建筑物开始承受水压力的时间 也可利用 或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 并不得低于表的规 定值 混凝土抗冻等级按龄期的试件用快冻 试验方法测定 分为 六级经论证 也可用或龄期的试件测定 水工混凝土结构设计规范 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 表混凝土的最小水泥用量 环境条件类别 最小水泥用量 素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土 一 二 三 四 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少 表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 大体积混凝土结构的下游面及建筑物内部 大体积混凝土结构的挡水面 素混凝土及钢筋混凝土结构构件其背水面能自由渗水者 注表中为水头为水力梯度 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 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 埋置在地基中的结构构件 如基础防渗墙等可按照表中第项的规定选择混凝土抗渗等级 对背水面能自由渗水的素混凝土及钢筋混凝土结构构件 当水头小于时 其混凝土抗渗等级可根据表中第项降 低一级 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个等级 对于有抗冻要求的结构 应按表根据气候分区 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 表混凝土抗冻等级 项次 气候分区严寒寒冷温和 年冻融循环次数 次 受冻后果严重且难于检修的部位 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 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 流速大于过冰 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 冬季有水的露天钢筋混凝土压力水管 渡槽 薄壁闸门井 受冻后果严重但有检修条件的部位 大体积混凝土结构上游面冬季水位变化区 水电站或船闸的尾水渠及引航道的挡墙 护坡 流速小于的溢洪道 输水洞 引水系统的过水面 易积雪 结霜或饱和的路面 平台栏杆 挑檐及竖井薄壁等构件 水工混凝土结构设计规范 续表 项次 气候分区严寒寒冷温和 年冻融循环次数 次 受冻较重部位 大体积混凝土结构外露的阴面部位 冬季有水或易长期积雪结冰的渠系建筑物 受冻较轻部位 大体积混凝土结构外露的阳面部位 冬季无水干燥的渠系建筑物 水下薄壁构件 流速大于的水下过水面 水下 土中及大体积内部的混凝土 注气候分区划分标准为 严寒 最冷月平均气温低于 寒冷 最冷月平均气温高于但低于 温和 最冷月平均气温高于 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至冬季最高水位以上阳面阴面 水电站尾水区 的部位 阳面指冬季大多为晴天 平均每天有小时阳光照射 不受山体或建筑物遮挡的表面 否则均按阴面考虑 最冷月平均气温低于地区的混凝土抗冻等级应根据具体情况研究确定 在无抗冻要求的地区 混凝土抗冻等级也不宜低于 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 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砂磨蚀的部位 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 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 素混凝土结构构件承载能力极限状态计算 一般规定 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用点超出载面范围的偏心受压构件 如经论证 围岩中的隧洞衬砌等也可不受上述规定的限制 对素混凝土结构构件应进行下列计算 承载能力计算 包括结构稳定性验算 承受局部荷载部位的局部受压计算 受压构件 素混凝土受压构件的承载力计算 应根据结构的工作条件及轴向力至截面重心的距离 值的大小 选择下列两种方法之一进行 不考虑混凝土受拉区作用 仅对受压区承载力进行计算 考虑混凝土受拉区作用 对受拉区和受压区承载力同时进行计算 水工混凝土结构设计规范 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 对于没有抗裂要求的构件 当时 可按第一种方法计算 当时 也可按第一种方法进行计算 并应在混凝土受拉区配置构造钢筋 其配筋量不少于构件截面面积的 但每米宽度内的钢筋截面面积不大于如能满足第二种计算方法的要求 则可 不配置此项构造钢筋 对于有抗裂要求的构件 例如承受水压的构件 或没有抗裂要求而的构件 应按第 二种方法计算 为截面重心至受压边缘的距离 当计算素混凝土受压构件的正截面承载力而不考虑混凝土受拉区作用时 假定受压区的法向 应力图形为矩形 其应力值等于混凝土的轴心抗压强度设计值 此时 轴向力作用点与受压区混凝土 合力点相重合对称于弯矩作用平面的任意截面的受压构件 其受压承载力应按下列公式计算 受压区高度应按下列条件确定 此时尚应符合下列要求 矩形截面的受压构件 其受压承载力应按下列公式计算 图 式中轴向力设计值 素混凝土构件的稳定系 数 按表采用 混凝土轴心抗压强度设计 值 按表采用 混凝土受压区的截面面积 素混凝土结构受压破坏的 结构系数 按表采用 混凝土受压区的合力点至截面重心的距离 轴向力作用点至截面重心的距离 截面重心至受压区边缘的距离 矩形截面宽度 矩形截面高度 表素混凝土结构构件的稳定系数 注表中为矩形截面的边长 其取值对轴心受压构件为短边尺寸 对偏心受压构件为弯矩作用平面的截面高度为任 意截面的回转半径 其取值对轴心受压构件为最小回转半径 对偏心受压构件为弯矩作用平面的回转半径为构 件计算长度 按表采用 水工混凝土结构设计规范 当计算素混凝土受压构件的正截面承载 力 考虑混凝土受拉区的作用时 应对受拉区和 受压区承载力分别进行计算 受拉区承载力按下列公式计算 受压区承载力按下列公式计算 表构件的计算长度 构件及两端约束情况计算长度 直杆 两端固定 一端固定 一端为不移动的铰 两端均为不移动的铰 一端固定 一端自由 拱 三铰拱 双铰拱 无铰拱 注构件支点间长度拱轴线长度 对矩形截面 受拉区和受压区承载力分别按下列公式计算 式中截面受拉边缘的弹性抵抗矩 截面受压边缘的弹性抵抗矩 素混凝土结构的结构系数 根据受拉破坏 受压破坏分别采用表中的有关值 构件截面面积 截面抵抗矩的塑性系数 按附录采用 混凝土轴心抗拉强度设计值 按表采用 素混凝土偏心受压构件 除应计算弯矩作用平面的受压承载力外 还应按轴心受压构件验 算垂直于弯矩作用平面的受压承载力此时 不考虑弯矩作用 但应考虑稳定系数的影响 受弯构件 素混凝土受弯构件的正截面承载力 应按下列公式计算 对称于弯矩作用平面的任意截面 矩形截面 式中弯矩设计值 素混凝土结构受拉破坏的结构系数 按表采用 局部受压 素混凝土构件的局部受压承载力应按下列公式计算 水工混凝土结构设计规范 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 如果在局部受压区还有非局部荷载作用时 应按下列公式计算 式中局部受压的轴向力设计值 局部受压面积 素混凝土结构受压区破坏的结构系数 按表采用 荷载分布的影响系数 当局部受压内的荷载为均匀分布时 取当局部荷载 为非均匀分布时 如梁 过梁等的端部支承面取 非局部荷载设计值所产生的压应力 混凝土局部受压时的强度提高系数 混凝土局部受压时的计算底面积 可根据局部受压面积与计算底面积同心对称的原 则确定 可按图取用 素混凝土结构构造钢筋 素混凝土结构在截面尺寸急剧变化处 孔口周围及遭受高速水流剧烈冲刷的表面应设置构 造钢筋 对于遭受剧烈气温或湿度变化作用的素混凝土结构表面 宜配置构造钢筋网 其主要受约 束方向的钢筋数量可采用构件截面面积的但每米内不多于钢筋以小直径的为 宜 间距不宜大于 水工混凝土结构设计规范 钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算 正截面承载力计算的一般规定 正截面承载力计算方法的基本假定为 截面应变保持平面 不考虑混凝土的抗拉强度 混凝土轴心受压的应力应变关系曲线为抛物线 其极限压应变取相应的最大压应力 取混凝土轴心抗压强度设计值 对非均匀受压构件 当压应变时 应力与应变关系曲线为抛物线 当压应变 时 应力应变关系呈水平线 其极限压应变取相应的最大压应力取混凝土轴心抗 压强度设计值 钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积 但不大于其强度设计值受拉钢筋的允许 极限拉应变取 混凝土非均匀受压区的应力图形可简化为等效的矩形应力图 其高度取等于按平截面假定 所确定的中和轴高度乘以系数矩形应力图的应力取为 受拉钢筋和受压区混凝土同时达到其强度设计值时的相对界限受压区计算高度按下列 公式计算 式中相对界限受压区计算高度 受拉钢筋的强度设计值 按表确定 钢筋弹性模量 按表确定 截面的有效高度 界限受压区计算高度 注当采用冷轧带肋钢筋时 公式分母中的应改为 在截面受拉区内配置有不同种类的钢筋的受弯构件 其相对界限受压区高度应分别计算 并取其较小值 钢筋应力可根据截面应变保持平面的假定计算 也可按下列公式计算 此时 钢筋应力应符合下列条件 式中第层纵向钢筋截面重心至混凝土受压区边缘的距离 混凝土受压区计算高度 第层纵向钢筋的应力 正号代表拉应力 负号代表压应力 受压钢筋的强度设计值 按表确定 正截面受弯承载力计算 矩形截面或翼缘位于受拉边的形截面受弯构件 其正截面受弯承载力应按下列公式计算 图 水工混凝土结构设计规范 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 此时 受压区高度按下列公式确定 混凝土受压区的高度尚应符合下列要求 当不符合上述要求时 应按和计算 式中弯矩设计值 混凝土轴心抗压强度设计值 按表确定 钢筋混凝土结构的结构系数 按表确定
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