JTS 153-2015水运工程结构耐久性设计标准_(高清-无水印).pdf
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1、JTS 中华人民共和国行业标准JTS 153-2015 水运工程结构耐久性设计标准Standard for Durability Design of Port and Waterway Engineering Structure 2015-08-21发布2016-01-01实施中华人民共和国交通运输部发布中华人民共和国行业标准水运工程结构耐久性设计标准JTS 153-2015 主编单位:中交四航工程研究院有限公司中交水运规划设计院有限公司批准部门:中华人民共和国交通运输部施行日期:2016年1月1日鼠交通缉版社旅馆有限念司2015.北京交通运输部关于发布水运工程结构耐久性设计标准(JTS 15
2、3-2015)的公告2015年第37号现发布水运工程结构耐久性设计标准(以下简称标准)。本标准为强制性行业标准,编号为JTS153-2015,自2016年1月1日起施行。本标准第4.4.6条、第4.4.7条和第N.0.15条中的黑体字部分为强制性条文,必须严格执行。本标准由交通运输部组织中交四航工程研究院有限公司和中交水运规划设计院有限公司等单位编制完成,由交通运输部水运局负责管理和解释,由人民交通出版社出版发行。特此公告。中华人民共和国交通运输部2015年8月21日制定说明制定说明本标准是根据交通运输部关于签订2010年度水运工程建设标准新列项目合同的通知(水运技术便宇(2010J 238号
3、),由中交四航工程研究院有限公司和中交水运规划设计院有限公司等单位在深入调查研究的基础上,总结我国水运工程结构耐久性设计实践经验,针对水运工程建设对提高耐久性和降低工程全寿命成本的发展需求,借鉴国内外相关技术标准并吸收新的研究成果,经广泛征求意见编制而成。本标准共分6章14个附录,并附条文说明,主要包括混凝土结构和钢结构的耐久性设计技术内容。本标准的主要内容有:(1)水运工程结构设计使用年限50年和50年以上的耐久性设计原则和方法。(2)对混凝土结构原材料、混凝土性能的基本要求,提高混凝土结构耐久性采取的附加防腐蚀措施等。(3)钢结构防腐蚀措施等。本标准第4.4.6条、第4.4.7条和第N.0
4、.15条中的黑体字部分为强制性条文,必须严格执行。本标准主编单位为中交四航工程研究院有限公司和中交水运规划设计院有限公司,参编单位为中交第三航务工程勘察设计院有限公司、中交天津港湾工程研究院有限公司、中交武汉港湾工程设计研究院有限公司和中交上海三航科学研究院有限公司。本标准编写人员的分工如下:1 总则:王胜年2术语:王胜年杨国平3基本规定:王胜年胡家顺程泽坤黄君哲熊建波4混凝土结构:王胜年杨国平胡家I民程泽坤黄君哲王迎飞熊建波陈龙米胜东屠柳青王成启5混凝土结构附加防腐蚀措施:黄君哲熊建波陈龙王成启6钢结构:马化雄陈龙程泽坤附录AD:王胜年黄君哲附录E:王成启附录FJ:熊建波黄君哲附录KN:陈龙
5、马化雄附录P:王胜年杨国平本标准于2014年6月20日通过部审,于2015年8月23日发布,自2016年1月1日起实施。水运工程结构耐久性设计标准(JTS153-2015)本标准由交通运输部水运局负责管理和解释。各单位在执行过程中发现的问题和意见,请及时函告交通运输部水运局(地址:北京市建国门内大街11号,邮政编码:100736,电子邮箱:sys616 )和本标准管理组(地址:广东省广州市前进路157号,中交四航工程研究院有限公司,邮政编码:510230),以便修订时参考。2 目次目次125558899902701244466788001241/飞/飞/飞/飞/飞/飞/飞/飞/飞/飞11122
6、22222222233333涂分uuu量uuuuUUUHHHH喷划uu质施uHHUUUUU热则位uu量量土措UUUUUUUUU层属原部口uu质质凝蚀川HHHH护涂金本构态式料土土混求腐uuuu保造构构基结状川形川材凝凝境要防uuu筋极HUU构结结计与限护件原混混环护加钢剂阴u与钢钢设别极维u定构口的境境蚀维附定层渍层锈流求定式境境性类性性构规和土环环腐性构规涂浸涂阻电要规形环环定久境久久结般构造凝水水学久结般面烧氧筋加护般构水水规耐环耐耐土一结构混海淡化耐土一表硅环钢外维构一结海海则语本凝凝结总术基12j混J2jj11混12jjj钢12j呵3司、v呵31J4AAATAA4AJJ,3J,、JF3
7、J瓦U瓦U瓦U瓦U且句,且咱3A啡,3/。水运工程结构耐久性设计标准(JTS153-2015)6.5 海水环境钢结构包覆有机复合层.(35)6.6 海水环境钢结构阴极保护(36)6.7 淡水环境钢结构防腐蚀仔们6.8 维护要求(41)附录A硅灰检验和试验方法.(43)附录B混凝土抗氯离子渗透性电通量试验方法.(46)附录C混凝土抗氯离子渗透性扩散系数电迁移试验方法.(49)附录D海水环境混凝土结构设计使用年限校核.(53)D.l 一般规定(53)D.2 钢筋开始腐蚀阶段.(53)D.3 保护层锈胀开裂阶段(55)附录E胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能快速试验方法.(57)附录F混凝土涂层试验方法.(5
8、9)F.l 耐碱性试验(59)F.2 抗氯离子渗透性试验侈的F.3 粘结强度试验(61)F.4 涂层外观质量检验(63)附录G硅皖材料性能检测方法.(64)G.l 硅烧成分检测一一气相色谱一质谱法.(64)G.2 硅烧含量检测一一气相色谱法(65)G.3硅氧烧含量检测气相色谱一质谱法.(66)G.4 氯离子含量检测-一离子色谱法.(67)附录H混凝土硅皖浸渍试验方法.(69)H.l 试件制作(69)H.2 吸水率试验.(6别H.3 浸渍深度试验一一染料指示法(70)H.4 浸渍深度试验一一热分解气象色谱法.(71)H.5 氯化物吸收量降低效果试验(71)附录J钢筋阻锈荆防锈性能试验方法.(73
9、)1.1 钢筋阻锈剂在盐水溶液中的防锈性能试验.(73)1.2 钢筋阻锈剂电化学综合防锈性能试验.(74)1.3 钢筋阻锈剂在盐水浸烘环境中防锈性能试验.(75)附录K混凝土外加电流阴极保护系统设计.(78)附录L钢结构牺牲阳极阴极保护系统设计计算.(80)附录M阳极屏蔽层计算.(83)2 自次附录N钢结构外加电流阴极保护系统设计.(84)附录P本标准用词说明.(87)引用标准名录.(88)附加说明本标准主编单位、参编单位、主要起草人、主要审查人、总校人员和管理组人员名单.(90)条文说明.(93)3 1总贝iJ1总则1.0.1 为统一水运工程结构耐久性设计技术要求,保障水运工程结构达到预定的
10、设计使用年限,做到安全可靠、耐久适用、经济合理,制定本标准。1.0.2 本标准适用于设计使用年限50年或以上的新建水运工程混凝土结构和钢结构的耐久性设计。1.0.3 水运工程结构耐久性设计除应执行本标准的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。1 水运工程结构耐久性设计标准(JTS153-2015)2术语2.0.1 环境作用Environmental Effects 温度、湿度及其变化,二氧化碳、氧、盐、酸等环境因素对结构的作用。2.0.2 腐蚀Corrosion材料与环境介质发生物理作用、化学作用或电化学作用而受到的渐进性损伤与破坏现象。2.0.3 海水环境Marine Environmen
11、t 受海水影响的工程建筑物所处的环境,包括受海水影响的河口环境。2.0.4 冻融环境Freeze-thaw Environment 受冻融影响的水运工程建筑物所处的环境。2.0.5 化学腐蚀环境Chemical Corrosion Environment 受酸、碱、盐等化学腐蚀影响的水运工程建筑物所处的环境。2.0.6 结构耐久性Structure Durability 在设计规定的环境作用和维修、使用条件下,结构及构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力。2.0.7 耐久性极限状态Durability Limit State 结构或构件因耐久性损伤造成某项性能降低或丧失而不能满足要求的
12、极限状态。2.0.8 设计使用年限Design W orking Life 设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。2.0.9 设计保护年限Design Protection Life 混凝土结构和钢结构采取的防腐蚀措施按设计目的使用不需进行大修的使用年限。2.0.10 全寿命成本Life Cycle Cost 建设工程项目在设计、施工、运营、和维护管理等贯穿整个建设和使用期所发生的费用总和。2.0.11 混凝土保护层厚度Thickness of Concrete Cover 指主筋表面与混凝土表面的最小距离。2.0.1口2胶凝材料Cemen叫tit出i臼ousMa时te
13、rial;B目ln叫de凹r 配制混凝土的水泥或水泥与粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和硅灰等活性矿物掺合料的总称。2.0.13 水胶比Water to Binder Ratio 配制混凝土的单位体积用水量与单位体积胶凝材料总量的比值。2.0.14 混凝土抗氯离子渗透性Resistance of Concrete to Chloride Penetration 2 2术语反映混凝土抵抗环境中的氯离子侵入其内部难易程度的能力。2.0.15 氯离子扩散系数Cl山rideDiffusion Coefficient 表示氯离子在海凝土中从高浓度区向低浓度区传输速率的参数。2.0.16 高性能混凝土High Pe
14、由rmanceConcrete 用常规材料、常规工艺,以较低水胶比、大掺量优质矿物掺合料和严格的质量控制制作的具有高耐久性、较高强度、良好工作性及高体积稳定性的水泥基混凝土。2.0.17 附加防腐蚀措施Additional Protective Measures 提高混凝土结构耐久性所采用的涂层、硅烧浸渍、阴极保护、阻锈剂、环氧涂层钢筋及其他措施等的统称。2.0.18 涂层Coating 由有机或无机涂料分层涂装在结构构件表面,使该表面具有阻隔或延缓有害介质侵入其内部的作用的防腐蚀保护层。2.0.19 涂装Painting 将涂料涂覆于基体表面的过程。2.0.20 涂层体系Coating Sy
15、stem 具有保护、装饰或特定功能的多层涂层。2.0.21 硅皖浸渍Silane Impregnation 用膏状或液体类硅烧涂覆混凝土表面,渗透进混凝土表层使混凝具有低吸水率、低氯离子渗透率并具有透气性的防腐蚀措施。2.0.22 环氧涂层钢筋Epoxy Coated Rehar 将热固环氧树脂、填料与交联剂等外加剂制成的粉末,在严格控制的工厂流水线上,采用静电喷涂工艺喷涂于表面处理过的预热的钢筋上,形成一层坚韧、不渗透、连续的绝缘涂层的钢筋。2.0.23 阻锈剂Corrosion Inhihitor 拌和在混凝土中或涂在混凝土表面的能抑制混凝土中钢筋电化学腐蚀的物质。2.0.24 腐蚀裕量C
16、orrosionAllowance 设计金属构件时,考虑使用期内可能产生的腐蚀损耗而增加的相应厚度。2.0.25 阴极保护Cathodic Protection 通过降低腐蚀电位而达到的电化学保护。2.0.26 牺牲阳极Sacrificial Anode 依靠自身腐蚀使与之搞合的阴极获得保护的金属或合金材料。2.0.27 牺牲阳极阴极保护Sacrificial Anode Cathodic Protection 由与被保护体搞合的牺牲阳极提供保护电流的阴极保护。2.0.28 外加电流阴极保护Impressed Current Cathodic Protection 由外部电源提供保护电流的阴极
17、保护。2.0.29 辅助阳极Auxiliary Anode 外加电流阴极保护中使用的阳极。3 水运工程结构耐久性设计标准(JTS153-2015)2.0.30 参比电极Reference Electrode 电位具有稳定性和重现性的电极,可以用它作为基准来测量其他电极的电位。2.0.31 接水电阻Water Connection Resistance 阴极保护系统中阳极在水中的界面电阻。2.0.32 包覆Wrapping 为防止腐蚀,在结构物外表面包裹一层耐蚀材料,使原来表面与环境隔离。4 3基本规定3基本规定3.1 耐久性设计基本原则3.1.1 水运工程耐久性设计应使结构在设计使用年限内无需
18、大修即可按预定的功能安全和正常使用。3.1.2 水运工程结构耐久性应根据结构的设计使用年限、结构所处的环境,并考虑施工条件、维护便利性和全寿命成本等因素进行合理设计。3.1.3 水运工程结构耐久性设计前应进行专门的腐蚀环境调查,调查内容应包括水文、气象,水体氯离子含量、pH值、电阻率,水污染情况和周边其他环境侵蚀介质等。3.1.4 当结构受到环境多重腐蚀因素共同作用时,设计应分别满足每种腐蚀单独作用下的耐久性要求,并应考虑多重腐蚀共同作用时的相互影响。3.1.5 设计时宜选用耐久性良好的材料,并应明确材料的品质和性能指标。3.1.6 工程的结构选型和构件形式、布置及构造应有利于减轻环境的腐蚀作
19、用,且便于施工质量控制和使用阶段的检查维护。3.1.7 海水环境下设计使用年限为50年或以上的钢筋混凝土、预应力混凝土结构,水位变动区和浪溅区部位的重要构件宜采用高性能混凝土,并宜同时采取必要的附加防腐蚀措施。当采用普通混凝土时,应采取附加防腐蚀措施。3.1.8 水运工程钢结构应进行防腐蚀设计。3.1.9 对海水环境设计使用年限50年以上的重要工程,对重要构件易发生严重腐蚀部位宜安装能实时监测混凝土中氯离子渗透和钢筋锈蚀情况的耐久性监测装置。3.1.10 水运工程结构耐久性设计应包括下列内容:(1)设计使用年限;(2)环境类别、环境作用及预估的环境变化;(3)结构选型、构件布置和构造;(4)材
20、料质量及性能要求;(5)施工要求;(6)混凝土结构采取的附加防腐蚀措施;(7)钢结构的防腐蚀措施;(8)耐久性监测系统的要求和布置;(9)使用阶段的耐久性维护要求等。3.2 环境类别与结构部位划分3.2.1 水运工程混凝土结构所处环境可按表3.2.1的规定进行环境类别划分。5 水运工程结构耐久性设计标准(JTS153-2015)表3.2.1水运工程混凝土结构环境类别序号环境类别腐蚀特征1 海水环境氯盐作用下引起j昆凝土中钢筋锈蚀2 淡水环境一般淡水水流冲刷、溶蚀混凝土及大气环境下棍凝土碳化引起钢筋锈蚀3 冻融环境冰冻地区冻融循环导致混凝土损伤4 化学腐蚀环境硫酸盐等化学物质对准凝土的腐蚀3.2
21、.2 不同环境类别混凝土结构应按腐蚀作用程度进行部位或腐蚀条件划分,所处部位或腐蚀条件的划分应符合下列规定。3.2.2.1 海水环境混凝土结构部位应按设计水位或天文潮位划分为大气区、浪溅区、水位变动区和水下区,各部位划分应符合表3.2.2-1的规定。表3.2.2-1海水环境混凝土部位划分掩护条件划分类别大气区浪溅!K水位变动区水下区有掩护按港工设设计高水位加1.5m大气区下界至设计浪溅区下界至设计水位变动区下界至条件t十水位以上高水位减1.0m之间低水位减1.0m之间泥面按港工设设计高水位加(。+大气区下界至设计浪溅区下界至设计水位变动区下界至i十7 15000 4.0-4.5 100 300
22、0-注:强透水性土是指碎石土和砂土,弱透水性土是指粉土和秸性土;表中与环境作用等级相对应的硫酸根浓度,所对应的环境条件为干湿交替环境;当长期浸没于地表或地下水中元干湿交替时,可按表中的作用等级降低l级;当混凝土结构处于弱透水土体中时,土中的硫酸根离子、水中续离子、7J.中侵蚀性二氧化碳及水的pH值的作用等级可按相应的等级降低1级;对含有较高浓度氯盐的地下水或土体,可不单独考虑硫酸盐的作用;高水压条件下,应提高相应的环境作用等级1-2级;当水中硫酸根离子含量大于100mglL,土中硫酸根离子含量大于15000mglkg或pH值小于4时,混凝土耐久性设计应经过专门试验论证。3.2.3 不同环境类别
23、钢结构应按腐蚀作用程度进行部位或腐蚀条件划分,所处部位或腐蚀条件的划分应符合下列规定。3.2.3.1 海水环境钢结构部位应按设计水位或天文潮位划分为大气区、浪溅区、水位变动区、水下区和泥下区,各部位划分应符合表3.2.3-1的规定。表3.2.3-1海水环境钢结构部位划分掩护条件划分类别大气区浪溅区水位变动区水下区泥下区有掩护按港口工程设设计高水位加大气区下界至浪溅区下界至水位变动区下条件i十水位1.5m以上设计高水位减 设计低水位减界至泥面泥面以下1.0m之间1.0m之间按港口工程设设计高水位加大气区下界至浪溅区F界至水位变动区下设计高水位减。设计低水位减泥面以下i十水位(。+1.Om)以上界
24、至泥面之间1.0m之间无掩护浪溅区下界至条件最高天文潮位大气区下界至最低天文潮位减按天文潮位加O.7倍百年一最高天文潮位减0.2倍百年一遇水位变动区下遇有效波高H1I3百年一遇有效波泥面以下有效波高H1I3界至泥面以上高H川之间之间注:。值为设计高水位时的重现期50年H1%(波列累积频率为1%的波高)波峰面高度;当元掩护条件的海水环境钢结构无法按有关规范计算设计水位时,可按天文潮位确定钢结构的部位划分。3.2.3.2 淡水环境钢结构部位应按设计水位划分为水上区、水下区和泥下区,各部位7 水运工程结构耐久性设计标准(JTS 153一2015)的划分应符合表3.2.3-2的规定。表3.2.3-2淡
25、水环境钢结构部位划分水上区水下区设计高水位以上设计高水位以下至泥面3.3 耐久性极限状态泥下区泥面以下3.3.1 基于设计使用年限的水运工程混凝土结构耐久性极限状态可按下列标准确定:(1)预应力混凝土结构以氯离子侵入混凝土或碳化导致预应力筋发生锈蚀时的状态为耐久性极限状态,钢筋混凝土结构以钢筋锈蚀导致保护层出现O.3mm宽JI质筋裂缝时的状态为耐久性极限状态;(2)冻融环境和化学腐蚀环境下以混凝土保护层出现损伤,但尚不明显损害构件的承载力和混凝土保护层对钢筋保护时的状态为耐久性极限状态。3.3.2 水运工程钢结构可按钢构件腐蚀平均截面积损失达到设计预留的腐蚀裕量时的状态为耐久性极限状态。3.3
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