SL191-2008 水工混凝土结构设计规范.pdf
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SL191-2008 水工混凝土结构设计规范
在设计使用年限内量值不随时间变化，或其变化与平： 比可以忽略不计的荷载。
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
柴油质量标准作用过程中可严格控制其不超出规定限值的可变荷载
在作用过程中可严格控制其不超出规定限值的可
accidental load
在设计使用年限内出现的概率很小，而一旦出现，其量值 且持续时间很短的荷载。
按承载能力极限状态设计时，使用或施工阶段的永久 应与可变荷载效应的组合。
2. 1. 21偶然组合
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. 22标准组合(
正常使用极限状态验算时，永久荷载与可变荷载均采用标 的荷载效应组合。
2.1. 23荷载标准值
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。
2.2.1材料性能参数
2.2.2荷载和荷载效应
2.2. 4计算系数及其他
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，应进行混凝土的抗 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，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简间，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。充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。
3.1.1对可求得截面内力的混凝土结构构件，采用极限状态设
3.1.5在水工建筑物设计中，应考虑作用在结构截面上的渗透
压力，并宜采用专门的排水、防渗、止水等措施，以降 压力。
火 用。进行预制构件施工吊装验算时，构件自重应计入动力系 数，动力系数可取1.5，也可根据吊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 应导致大范围倒塌。
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。
3.1.8水工混凝土结构所处的环
注1：海上大气区与浪溅区的分界线为设计最高水位加1.5m浪溅区与水位变化 区的分界线为设计最高水位减1.0m，水位变化区与水下区的分界线为设计 最低水位减1.0m；重度盐雾作用区为离涨潮岸线50m内的陆上室外环境； 轻度盐雾作用区为离涨潮岸线50～500m内的陆上室外环境。 注2：冻融比较严重的二类、三类环境条件下的建筑物，可将其环境类别分别提 高为三类、四类。 注3：化学侵蚀性程度的分类见表3.3.9。
L.9未经技术鉴定或设计许可，不应改变结构的用途和使
3.2.1承载能力极限状态设计时，应采用下列设
3.2极限状态设计计算规定
3.2.1承载能力极限状态设计时，应采用下列设计表达式
式中K一承载安全系数，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一一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
3.2.2承载能力极限状态计算时，结构构件计算截面
当永久荷载对结构起不利作用
S = 1. 05Sc1k + 1. 20Sczk + 1. 20So1k + 1. 10So
永久荷载对结构起有利作用时
式中SGlk一自直、设备等永久荷载标准值产生的荷载效应； SG2k一一土压力、淤沙压力及围岩压力等永久荷载标准值 产生的荷载效应； SQIk一一一般可变荷载标准值产生的荷载效应； SQ2k一一可控制其不超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. 05SG1k + 1. 20Sczk + 1. 20SQk + 1.10Sg2k + 1. 0SAk
式（3.2.2－3）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。
表3.2.4混凝士结构构件的承裁力安全系数K
注1：水工建筑物的级别应根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252一 2000）确定。 注2：结构在使用、施工、检修期的承载力计算，安全系数K应按表中基本组合 取值；对地震及校核洪水位的承载力计算，安全系数K应按表中偶然组合 取值。 注3：当荷载效应组合由永久荷载控制时，表列安全系数K应增加0.05。 注4；当结构的受力情况较为复杂、施工特别困难、荷载不能准确计算、缺乏成 熟的设计方法或结构有特殊要求时，承载力安全系数K宜适当提高。
3.2.5正常使用极限状态验算应按荷载效应的标准组合进行， 并采用下列设计表达式：
并采用下列设计表达式：
并采用下列设计表达式：
Sk(Gk,Qk, fk,ak) <
3.2.6钢筋混凝土结构构件正常使用极限状态验算时，应根据
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他构件，应按荷载效应标准组合进行抗裂验 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。 2裂缝宽度控制验算 需要控制裂缝宽度的结构构件应按荷载效应标准组合进行裂 缝宽度或钢筋应力的验算。构件正截面的最大裂缝宽度计算值不 应超过表3.2.7规定的限值。 3.2.7预应力混凝土结构构件设计时，应按表3.2..7，根据环 境类别选用不同的裂缝控制等级： 一级一一严格要求不出现裂缝的构件，应按荷载效应标准组 合验算，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。 二级一一般要求不出现裂缝的构件，应按荷载效应标准组 合验算，构件受拉边缘混凝土的拉应力不应超过混凝土轴心抗拉 强度标准值的0.7倍。 三级一一允许出现裂缝的构件，应按荷载效应标准组合进行 裂缝宽度验算，构件正截面最大裂缝宽度计算值不应超过表 3.2.7规定的限值。
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 引起严重渗漏的其他构件，应按荷载效应标准组合进行抗裂 。如有可靠防渗措施或不影响正常使用时，也可不进行抗 算。
表3.2.7结构构件的裂控制等级及大裂系费度限值Wl
注1：表中的规定适用于采用热轧钢筋的钢筋混凝土结构和采用预应力钢丝、钢 绞线、螺纹钢筋及钢棒的预应力混凝土结构，当采用其他类别的钢筋时， 其裂缝控制要求可按专门标准确定。 注2：结构构件的混凝土保护层厚度大于50mm时，表列裂缝宽度限值可增 加0.05。 注3：当结构构件不具备检修维护条件时，表列最大裂缝宽度限值宜适当减小。 注4：当结构构件承受水压且水力梯度i20时，表列最大裂缝宽度限值宜减 小0.05。 注5：结构构件表面设有专门可靠的防渗面层等防护措施时，最大裂缝宽度限值 可适当加大。 注6：对严寒地区，当年冻融循环次数大于100时，表列最大裂缝宽度限值宜适 当减小。
3.2.8受弯构件的最大挠度应按荷载效应标准组合进行验算，
3.2.8受弯构件的最大挠度应按荷载效应标准组合进行验算， 其计算值不应超过表3.2.8规定的挠度限值
表3.2.8受变构件的挠度限值
表3.2.8（续）项次构件类型挠度限值屋盖、楼盖：当lo≤6m时lo/200(lo/250)4当6m
3.3.4 设计使用年限为50年的水工结构，配筋混凝土耐久性的
3.4配筋混凝土耐久性基本要求
系混凝土结构的耐久性基本要求可按表3.3.4适当降低。 3.3.5设计使用年限为100年的水工结构，混凝土耐久性基本 要求除应满足3.3.4条的规定外，尚应符合下列要求： 1混凝土强度等级宜按表3.3.4的规定提高一级。 2混凝土中的氯离子含量不应大于0.06%。 3未经论证，混凝土不应采用碱活性骨料。 4混凝土保护层厚度应按表9.2.1的规定适当增加，并切 实保证混凝土保护层的密实性。
在使用过程中，应定期维护
混凝土抗渗等级可按28d龄期的标准试件测定，混凝土抗渗 等级分为：W2、W4、W6、W8、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， 并不应低于表3.3.6的规定值。
.3.6混凝土抗渗等级的量小允许
3.3.7混凝土抗冻等级可按28d龄期的试件用快冻试
.3.7低燚王抗你等级可按么8d龄期的试件用快你试验方法测 定，分为F400、F300、F250、F200、F150、F100、F50七级。 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3.3.7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，可选用高 级的抗冻等级
表 3. 3. 7 混凝士抗冻等级
表3. 3. 7 (续)
3.3.9在化学侵蚀环境中，宜测定水中或土中SO一、水中 Mg?+和水中CO2的含量及水的pH值，根据其含量和水的酸性 按表3.3.9所列数值范围确定化学侵蚀的程度。
表3.3.9化学侵蚀程度
3.3.10对处于化学侵蚀性环境中的混凝土，应采用抗侵蚀性水 泥，掺用优质活性掺合料，必要时可同时采用特殊的表面涂层等 防护措施
3.3.10对处于化学侵蚀性环境中的混凝土，应采用抗侵蚀性水
3.3.11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、提高混凝士密实度、严格控制结构表面的平整度 或设置专门可靠防护面层等措施。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或纤维混凝土。
3.3.13当构件处于严重锈蚀环境时，普通受力钢筋直径不宜小
于16mm；处手三类、四类、五类环境类别中的预应力混凝士构 件，宜采用密封和防腐性能良好的孔道管，不宜采用抽孔法形成 的孔道。如不采用密封护套或孔道管，则不应采用细钢丝作预应
筋。 处于严重锈蚀环境的构件，暴露在混凝土外的吊环、紧固 件、连接件等铁件应与混凝土中的钢筋隔离。预应力锚具与孔道 管或护套之间宜有防腐连接套管。预应力筋的锚头应采用无收缩 高性能细石混凝土或水泥基聚合物混凝土封端。
4材料4.1混凝土4.1.1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、抗冲刷等耐久性要求。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，选用低热水泥或掺加合适的掺合料与外加剂。4.1.2混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指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。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/mm计）表示。4.1.3钢筋混凝土结构构件的混凝土强度等级不应低于C15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20；当采用HRB400级和RRB400级钢筋或承受重复荷载时，混凝土强度等级不应低于C20。预应力混凝土结构构件的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。4.1.4混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值fck、fk应按表4.1.4确定。表4.1.4混凝土强度标准值单位：N/mm混凝土强度等级强度种类符号C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60轴心抗压fck10.013.416.720.123. 426.829. 632.435.538.5轴心抗拉fu1. 271. 541.782.012. 202.392.512.642.742.8522
4.1.5混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度设计值f.、f.应按表4.1.5确定。表4.1.5混凝土强度设计值单位：N/mm混凝土强度等级强度种类符号C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60轴心抗压fe7. 29.6114.316.792325.327.5轴心抗拉f.0.912.04注：计算现浇钢筋混凝土轴心受压和偏心受压构件时，如截面的长边或直径小于300mm，则表中的混凝土强度设计值应乘以系数0.8；当构件质量（如混凝土成型、截面和轴线尺寸等）确有保证时，可不受此限制。4.1.6在混凝土结构构件设计中，不宜利用混凝土的后期强度。但经过充分论证后，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，可按附录A采用。4.1.728d龄期混凝土受压或受拉的弹性模量E。可按表4.1.7采用。混凝土的泊松比V可取为0.167。混凝土的剪变模量G。可按表4.1.7中混凝土弹性模量E.的0.4倍采用。表4.1.7混凝土弹性模量E。（×104）：单位：N/mm混凝土C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60强度等级E.2.202.552.803.003.153.253.353.453.553.604.1.8混凝土的重力密度（重度）应由试验确定。当无试验资23
时，素混凝土可取24kN/m；钢筋混凝土可取25kN/m
4.2.2钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率
注1：钢绞线直径d系指钢绞线外接直径，即《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T522 2003）中的公称直径Dn；钢丝、螺纹钢筋及钢棒的直径d均指公称直径。 注2：1X31为三根刻痕钢丝搭制的钢绞线；（1×.7)C为七根钢丝拾制又经模拔的 绞线。 注3：根据国家标准，同一规格的钢丝（钢绞线、钢棒）有不同的强度级别，因此表中刘 一规格的钢丝（钢绞线、钢裤）列出了相应的了p值，在设计中可自行选用。
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 F300N/mm时，仍应按300N/mm取用。
当构件中配有不同种类的钢筋时，每种钢筋应采用各 度设计值。
4. 2.4 钢筋弹性模量E可按表4.2.4采用。
表 4. 2. 4 钢筋弹性模E 单位：N/mm
5.1.1素混凝土不得用于受拉构件
5素混凝土结构构件计算
素混凝土主要用于受压构件。素混凝土受弯构件仅允许用于 卧置在地基上的情况以及不承受移动荷载的情况。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截面范围的偏心受压 构件。 需要抗震设防的重要结构，不宜采用素混凝土结构。 经论证，围岩中的隧洞衬砌等可不受上述规定的限制。 5.1.2素混凝土结构构件应进行正截面承载力计算，包括结构 稳定性验算；承受局部荷载的部位尚应进行局部受压承载力 计算，
5.2.1素混凝土受压构件的承载力计算，应根据结构的工作条
之一进行： 一不考混凝土受拉作用，仅对受压区承载力进行计算； 一考虑混凝土受拉作用，对受拉区和受压区承载力同时进 行计算。 对于没有抗裂要求的构件，当eo<0.4y。时，可按第种方 法计算；当0.4y≤e≤0.8y。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，其配筋量不应少于构件截面 面积的0.05%，但每米宽度内的钢筋截面面积不宜大于 1500mm。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 要求而e>0.8y。的构件，应按第二种方法计算。 y。为截面重心至受压区边缘的距离，
5.2.2当计算素混凝土受压构件的正截面承载力而不考
土受拉作用时，假定受压区的法向应力图形为矩形，其应力值 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 昆凝土合力点相重合。对称于弯矩作用平面的任意截面的受压 件，其受压承载力应符合下列规定：
受压区高度x应按下列条件确定：
此时，e。尚应符合下列规定
e0 ≤ 0. 8y
矩形截面的受压构件沥青路面标准规范范本，其受压承载力应符合下列规定（见图 .2.2) ：
5. 2. 2) :
矩形截面素混凝土受压构件受压承
5.2.3当计算素混凝土受压构件的正截面承载力，考
当计算素混凝土受压构件的正截面承载力，考虑混凝
土受拉作用时海绵城市标准规范范本，受拉区和受压区承载力应分别符合下列要求： 受拉区
pymf.W. KN< W. eo A
KN≤ pf.w W. eo + A
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