SL 191-2008水工混凝土结构设计规范_(超清).pdf
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1、ICS 93.160 P55中华人民共和国水利行业标准SL 1912008替代 SL/T 19丨 一96 和 SDJ 2078水 工 混 凝 土 结 构 设 计 规 范Design code for hydraulic concrete structures2008-11-10 发布2009-02-10 实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国水利部关于批准发布水利行业标准的公告2008年第30号中华人民共和国水利部批准 水轮机模型浑水验收试验规 程(SL 1422008)等 2 项标准为水利行业标准,现予以公布。序号标准名称标准编号替代标准号发布日期实施日期1水轮机模型浑 水验收试验规程S
2、L 1422008SL 142972008.11.102009.02.102水工混凝土结 构设计规范SL 1912008SL/T 19196 和 SDJ 20782008.11.102009.02.10二八年十一月十日前本标准是根据水利部水利水电规划设计管理局水总局科 20042 号文,按 照 水利技术标准编写规定(SL 12002)的要求,由长江勘测规划设计研究院会同有关高等院校共同修订 而成。汪基伟吴德绪杨一峰韩菊红侯建国范五一宋玉普胡进华程德虎李平先张传健何英明尤 岭康清梁刘 惟本标准审査会议负责人:刘志明 本标准体例格式审査人:陈登毅目 次1总 则.1?术语与符号.22.1 术语.22
3、.2 符号.43 基本设计规定.9H 一般 规 定.9极限状态设计计算规定.111 3 结构耐久性要求.15 紂料.22混凝土.22钢 筋.245素混凝土结构构件计算.295-1 般规定.29丄2受压构件.295-3 受弯构件.32丄4 局部受压.33丄5素混凝土结构构造钢筋.34i钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算.35承载力计算的一般规定.35正截面受弯承载力计算.3613正截面受压承载力计算.40&4正 截 面 受 拉 承 载 力 计 算.501 5 斜截面受剪承载力计算.521 6 受扭承载力计算.56&7受冲切承载力计算.601 8 局部受压承载力计算.647钢筋混凝土结构构件正
4、常使用极附状态拟.677.1 正截面抗裂验算.677.2 正截面裂缝宽度控制验算.687.3 受弯构件挠度验算.728预应力混凝土结构构件计算.748.1 设计规定.748,2 预应力损失值计算.818,3 正截,面承载力计算的一般 规 定.868.4 正截 面 受 弯 承 载 力 计 算.888.5 正 截 面 受 拉 承 载 力 计 算.918-6 斜 截 面 受 剪 承 载 力 汁 算.92&7抗裂验算.93&8裂缝宽度验箅.98&9受弯构件挠度验算.1009 一般构造规定.1029.1 永久缝和临时缝.1029.2 混 凝 土 保 护 层.1039.3 钢 筋 的 锚 固.1(M9、钢
5、 筋 的 接 头.1069.5 纵向受力钢筋的最小配筋率.1109.6 预制构件的接头、吊 环 与 预 埋 件.1121 0水工结构构件的设汁构造规定.11510.1 板.11510.2 梁.11910.3 柱.1261 0,4 梁柱节点.12710.5 墙.1301 0,6 深受弯构件.1331 0.7 叠合式受弯构件.1391 0.8 立柱独立牛腿.1461 0.9 壁式连续牛腿.14910.10 形闸门支座.15210*11闸门门槽.1561 0.1 2水电站钢筋混凝土蜗壳.15610.13 尾水管.1571 0.1 4坝体内孔洞.1 1 温度作用设计原则.16011-1 般规定.160
6、1 1.2 大体积混凝土在温度作用下的裂缝控制.1611 1.3考虑温度作用的钢筋混凝土框架计算.1631 2 非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则.16412.1 般规定.1641 2.2按应力图形配筋.I 641 2.3非线性有限元计算原则.1 3 钢筋混凝土结构构件抗震设计.16713.1 般规定.1671 3.2框架梁.1681 3.3框架柱.1711 3.4框架梁柱节点.1751 3.5铰接排架柱.1781 3.6桥跨结构.180附录A混凝土不同龄期的抗压强度比值.184附录B钢筋的公称直径、公称截面面积及公称质量.185附录C截面抵抗矩塑性系数匕值.188附录D钢筋混凝土矩形截面
7、小偏心受压构件配筋计算方法的简化.189附录E后张预应力钢筋常用束形的预应力损失值计算 194附录F与时间相关的预应力损失值计算.198附录G混凝土的热学指标计算.201标准用词说明.204条文说明.2051-0.1 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,特制定本标准。1.0.2本标准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,不适用于混凝土坝的设计1.0.3采用本标准设计时,水工建筑物级别应按 水利水电工 程等级划分及洪水标准(SL 2522000)等相关规范执行;荷 载标准值可按 水工建筑物荷载设计规范(DL 5
8、0771997)取用。1.0.4本标准引用的标准主要有:混凝土结构设计规范(GB 500102002)钢 筋 混 凝 土 用 钢 第 2 部分:热轧带肋钢筋(GB 1499.2 2007)钢筋混凝土用热轧光圆钢筋(GB 1301391)钢筋混凝土用余热处理钢筋(GB 1301491)预应力混凝土用钢丝(GB/T 52232002)预应力混凝土用钢绞线(GB/T 52242003)预应力混凝土用钢棒(GB/T 5223.32005)预应力混凝土用螺纹钢筋(GB/T 20065-72006)水利水电工程等级划分及洪水标准(SL 2522000)水工建筑物抗震设计规范(SL 20397)水工建筑物抗
9、冰冻设计规范(SL 2112006 水工建筑物荷载设计规范(DL 50771997)1.0.5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术 语 与 符 号2.1 术 语2 1.1 混凝土结构 concrete structure以混凝土为主制成的结构,包括素混凝土结构、钢筋混凝土 结构和预应力混凝土结构。2.1.2 素混凝土结构 plain concrete structure由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构。2.1.3 钢筋混凝土结构 reinforced concrete structure由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的 结构。2.1.4
10、 预应力混凝 土结构 prestressed concrete structure 由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构。2.L 5 先张法预应力混凝土结构 pretensioned prestressed concrete structure在台座上张拉预应力钢筋后浇筑混凝土,并通过粘结力传递 而建立预加应力的混凝土结构。2.1.6 后张法预应力混凝土结构 post-tensioned prestressed concrete structure在混凝土达到规定强度后,通过张拉预应力钢筋并在结构上 锚固而建立预加应力的混凝土结构。2.1.7 深受弯构件 de
11、ep flexural member跨高比小于5 的钢筋混凝土深梁、短梁和厚板的统称。2.1.8 深梁 deep beam跨高比不大于2 的简支梁和跨髙比不大于2.5 的连续梁。2.1.9 短梁 short beam跨高比小于5 但大于深梁范畴的梁。2.1.10 厚板 thick slab跨高比小于5 的板。2.1.11 普通钢筋 ordinary steel bar用于混凝土结构构件中的各种非预应力钢筋的总称。2.1.12 预应力钢筋 prestressing tendon用于混凝土结构构件中施加预应力的钢筋、钢丝和钢绞线等 的总称。2.1.13 承载能力极限状态 bearing capac
12、ity lim it states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#14 正常使用极限状态 serviceability lim it states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。2.1.15 永久荷载 permanent load在设计使用年限内量值不随时间变化,或其变化与平均值相 比可以忽略不计的荷载。2.1,16 可变荷载 variable load在设计使用年限内量值随时间变化,且其变化与平均值相比 不可忽略的荷载。2*1.17 可控制的可变荷载 controllable variable load在作用过程中可严格控制
13、其不超出规定限值的可变荷载。1.18 偶然荷载 accidental load在设计使用年限内出现的槪率很小,而一旦出现,其量值很 大且持续时间很短的荷载。2.1.19 荷载效应 load effect荷载引起的结构或构件的反应,例如内力、变形和裂缝等。Z.1.20 基本组合 fundamental combination按承载能力极限状态设计时,使用或施工阶段的永久荷载效 应与可变荷载效应的组合。2.1.21 偶然组合 accidental combination3按承载能力极限状态设计时永久荷载、可变荷载效应与一 种偶然荷载效应的组合2,1.2 2 标准组合 characteristic
14、combination正常使用极限状态验算时,永久荷载与可变荷载均采用标准 值的荷载效应组合。2.1.23 荷载标准值 characteristic value of a load结构或构件设计时,采用的各种荷载的基本代表值。按设计 使用年限内荷载最大值的槪率分布的某一分位值确定。2.1.24 材料强度标准值 characteristic value of material strength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。2.1.25 材料强度设计值 design value of m aterial strength 材料强
15、度标准值除以材料性能分项系数后的值。2.1.26 安全系数 safety factor结构构件所必须具有的承载力安全储备系数。2.1.27 耐久性 durability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 Nk按荷载标准值计算得出的弯矩、轴力值N p后张法构件预应力钢筋及非预应力钢筋的 合力Npo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 Vc混凝土的受剪承载力 V w、Va竖向、水平箍筋的受剪承载力 V#弯起钢筋的受剪承载力 在荷载标准值作用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 心、心混凝土的主拉应力、主 压 应 力參
16、U正截面承载力计算中纵向普通钢筋、预应力 钢筋的应力按荷载标准值计算得出的纵向受拉钢筋的 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 截面有效高度,即受拉钢筋的重心至截面受压边 缘的距离hi、hiT形或I形截面受拉区、受压区翼缘的高度hw截面腹板的高度善t 回转半径L-一-纵向受拉钢筋的最小锚固长度h-一计算跨度或计算长度rc曲率半径s箍筋或分布钢筋的间距T截面受压区计算高度xb界限受压区计算高度 y:混凝土截面重心至受压区边缘的距离 y、yn一-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
17、距离%、V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A构件截面面积 Ac混凝土截面面积 A:混凝土受压区的截面面积 丄 构件换算截面面积 An构件净截面面积A.,A:受拉区、受压区纵向非预应力钢筋的截面面积 At c 有效受拉混凝土截面面积 A;受拉区、受压区纵向预应力钢筋的截面面积 Am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A,b、A pb同一弯起平面内非预应力、预应力弯起钢筋的截面面积A,混凝土局部受压面积 B受弯构件的截面刚度W,截面受拉边缘的弹性抵抗矩;受
18、杻构件的截面受 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/c混凝土截面对其本身重心轴的惯性矩7h换算截面惯性矩 L净截面惯性矩 切 咖最大裂缝宽度 2.2.4计算系数及其他 a一混凝土导温系数 c混凝土比热a裂缝宽度验算时考虑构件受力特征和荷载长期作用的 综合影响系数 c备凝土线热胀系数 混凝土拉应力限制系数 9筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值 P.混凝土放热系数 具混凝土局部受压时的强度提高系数 A剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数 7受拉区混凝土塑性影响系数 截面抵抗矩塑性系数 K承载力安全系数7 偏心受压构件考虑二阶效应影响的轴向压力偏心距增 大系数A剪跨比;混凝
19、土导热系数(相对受压区计算高度相对界限受压区计算高度,即受拉钢筋屈服和受压区 混凝土破坏同时发生时的相对受压区计算高度 P-纵向受拉钢筋配筋率 P咖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 P比纵向受拉钢筋的有效配筋率 Pv间接钢筋或箍筋的体积配筋率+一一轴心受压构件的稳定系数83基 本 设 计 规 定3.1 般 规 定3.1.1 对可求得截面内力的混凝土结构构件,采用极限状态设 计法,在规定的材料强度和荷载取值条件下,采用在多系数分析 基础上以安全系数表达的方式进行设计。3.1.2 水工混凝土结构构件的极限状态分为承载能力极限状态 和正常使用极限状态两类。结构
20、构件按极限状态设计时,应根据 这两类极限状态的要求,分别按下列规定进行计算和验算*并应 满足本标准规定的构造要求:1所有结构构件均应进行承载力计算。必要时还应进行结 构的抗倾、抗滑和抗浮稳定性验算。需要抗震设防的结构,尚应 进行结构构件的抗震承载力验算或采取抗震构造设防措施。2使用上需控制变形值的结构构件,应进行变形验算。3使用上要求不出现裂缝的结构构件,应进行混凝t的抗 裂验算。使用上需要控制裂缝宽度的结构构件,应进行裂缝宽度 验算。4地震等偶然荷载作用时,可不进行变形、抗裂、裂缝宽 度等正常使用极限状态验算$3.1.3 无法按结构力学方法求得截面内力的钢筋混凝上结构,可由弹性力学分析方法求
21、得截面的应力图形面积以确定配筋数 量,对重要的结构还宜按钢筋混凝土有限元方法进行分析校核。3.1.4 水工混凝土结构在施工和运行期间,当温度的变化对建 筑物有较大影响时,应进行温度应力计算并应采取构造措施和 施工措施以消除或减小温度应力。允许出现裂缝的钢筋混凝土结 构构件在计算温度应力时,应考虑裂缝的开展使构件刚度降低 的影响。3.1.S在水工建筑物设计中,应考虑作用在结构截面上的渗透9压力,并宜采用专门的排水、防渗、止水等措施,以降低渗透 压力。3.1.6 预制构件应考虑制作、运 输、吊装时相应荷载的作 用。进行预制构件施工吊装验算时,构件自重应计人动力系 数,动力系数可取1.5,也可根据吊
22、装时的实际受力情况适 当增减。3.1.7 水工混凝土结构应具有整体稳定性,结构的局部破坏不 应导致大范P倒塌。3.1*8 水工混凝土结构应根据所处的环境条件满足相应的耐久 性要求。水工混凝土结构所处的环境条件可按表3.1.8分为五个 类别。表 3.1.8 水 工 灌 土 结 构 所 处 的 环 境 类 别环埭类别环境条件室内正常环境二室 内 潮 环 境;露天环境长期处于水下或地下的环埃三淡水水位变化区;有轻度化学侵蚀性地r水的地T环境;海水水 下区 四海上大气区;轻度盆雾作用区;海水水位变化区中度化学侵蚀 性环境五使用除冰盐的环境1 海水浪激区1 重 度 盐 雾 作 用 严 重 化 学 侵 饯
23、性环埭注 1:海上大气E与 浪 溅 区 的 分 界 线 为 设 计 最 高 水 位 加 浪 溅 区 与 水 位 变 化 区的分界线为设计最高水位减1.0m*水位变化区与水h区的分界线为设计 最低水位减1,i m重度盆雾作用区为离溱潮岸线50m内的陆上室外环境*轻度tt雾作用区为萬溱灌岸线50500m内的陆I:室外环境,注 2:冻醺比较严重的二类、三类环境条件T的建筑物坷将其环境类别分别提 离为三类、四类注 3:化学侵蚀性程度的分类见表3.3.9。3.1.9 未经技术鉴定或设计许可,不应改变结构的用途和使用 环境。103.2 极限状态设计计算规定3.2.1 承载能力极限状态设计时,应采用下列设计
24、表达式:KS/?(3.2.1)式 中K承载力安全系数,按 3.2.4条的规定采用;S荷载效应组合设计值,按 3.2.2条的规定计算;R结构构件的截面承载力设计值,按本标准有关章节 的承载力计算公式,由材料的强度设计值及截面尺 寸等因素计算得出。3.2.2 承载能力极限状态计算时,结构构件计算截面上的荷载 效应组合设计值S应按下列规定计算:1基本组合当永久荷载对结构起不利作用时:S=1.05SC U+1.20S 2k+1-20SQ lk+1.lOS(3-2-2-1)当永久荷载对结构起有利作用时:S=.95Scu+95SG 2 k+i.20SQ lk+l.lOS 2-2-2)式 中Scu 自重、设
25、备等永久荷载标准值产生的荷载效应;土压力、淤沙压力及围岩压力等永久荷载标准值 产生的荷载效应;Sgu-般可变荷载标准值产生的荷载效应;可控制其不趄出规定限值的可变荷载标准值产生 的荷载效应。2偶然组合S=1.05Sclk+1.20Sk+1.20Squ+1.10SQ 2 k+1-OS(3-2-2-3)式 中Sm 偶然荷载标准值产生的荷载效应。式(H2-3)中,参与组合的某些可变荷载标准值可根 据有关标准作适当折减。11荷载的标准值可按 水工建筑物荷载设计规范(DL 5077 1 9 9 7)及 水工 建筑物抗震设计规 范(SL 2039 7)的规定取用。注1:本标准有关承载能力极限状态计算的条文
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