SL T 191-1996(条文说明) 水工混凝土结构设计规范.pdf

1、中华人民共和国行业标准水工混凝土结构设计规范SL/T 191-96 条文说明目次1 总则. . 189 3 材料.190 3. 1 混凝土.190 3. 2 钢筋. . 195 4 基本设计规定.198 4. 1 一般规定.198 4.2 承载能力极限状态计算规定.199 4.3 正常使用极限状态验算规定.203 4. 4 结构耐久性要求. . 205 5 素混凝土结构构件承载能力极限状态计算.214 5.1 一般规定. . 214 5.2 受压构件.214 5.4 局部受压.。.214 6 钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算.216 6. 1 正截面承载力计算的一般规定. . 216 6

2、.2 正截面受弯承载力计算.218 6. 3 正截面受压承载力计算.219 6. 4 正截面受拉承载力计算.223 6.5 斜截面承载力计算. 224 6. 6 受扭承载力计算. . 228 6.7 受冲切承载力计算. 230 6. 8 局部受压承载力计算. . 231 7 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算.233 7. 1 正截面抗裂验算 233 7. 2 正截面裂缝宽度验算233186 7. 3 受弯构件挠度验算. 235 8 预应力棍凝土结构构件计算.237 8. 1 计算规定.237 8.2 正截面承载力计算的一般规定.239 8.3 正截面受弯承载力计算.239 8.5 斜截面承载

3、力计算. 240 8. 6 抗裂验算. 241 8.7 裂缝宽度验算.241 8. 8 受弯构件挠度验算. 242 9 一般构造规定.243 9. 1 永久缝和临时缝. 243 9.2 混凝土保护层.2439.3 钢筋的锚固. . . 244 9.4 钢筋的接头.246 9.5 最小配筋率. 247 9. 6 预制构件的接头、吊环与预埋件. 249 10 结构构件的设计构造规定.251 10. 1极.251 10.2梁.251 10.3柱.25310.4墙.253 10.5 叠合式受弯构件.254 10.6 深受弯构件. . 257 10. 7 立柱独立牛腿.262 10.8 壁式连续牛腿26

4、310.9 弧形闸门支座263日温度作用设计原则.265 11.1 一般规定 265 11.2 大体积混凝土在温度作用下的裂缝控制 266 11. 3 考虑温度作用的钢筋混凝土框架计算269187 12 钢筋棍凝土构件抗震设计.271 12.1 一般规定. 271 12.2 框架梁. 273 12.3 框架柱. 275 12.4 佼接排架柱.27612.5 桥跨结构. 附录C截面抵抗矩的塑性系数几值.278 附录D钢筋氓凝土双向受弯构件正截面受弯承载力近似计算方法.279 附录E钢筋棍凝土短形截面小偏心受压构件配筋计算的简化方法.280 附录F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

5、算方法.282附录G混凝土的热学指标与应力松弛系数.283 附录H非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则. 288 188 1 总则1. 0.11. O. 3 本规范系根据国家标准水利水电工程结构可靠度设计统一标准(GB50199-94)(简称水工统标)的规定，对水工钢筋混凝土结构设计规范(SDJ20-78) (简称原规范)的设计基本原则进行了修改，并依据科学研究和工程实践增补有关内容后，编制而成。其适用范围扩大到预应力提凝土结构和地震区的结构，其它与原规范相同。但不适用于混凝土坝的设计，也不适用于碾压埋凝土结构。当结构的受力情况、材料性能等基本条件与本规范的编制依据有出入时，则需要根据具体情

6、况，通过专门试验或分析加以解决。1.0.4 本规范的施行，必须与按水工统标制订、修订的水工建筑物荷载设计规范等各种水工建筑物设计标准、规范配套使用，不得与未按水工统标制订、修订的各种水工建筑物设计标准、.规范棍用。189 3 材料3. 1 混凝土3.1.2 按照国际标准(lS03893)的规定，且为了与其它规范相协调，将原规范混凝土标号的名称改为混凝土强度等级。在确定混凝土强度等级时作了两点重大修改:(1)混凝土试件标准尺寸，由边长200mm的立方体改为边长150 mm的立方体;(2)棍凝土强度等级的确定原则由原规范规定的强度总体分布的平均值减去1.27倍标准差(保证率90%)，改为强度总体分

7、布的平均值减去1.645倍标准差(保证率95%)。用公式表示，即zfcu ,k= ，均由.15-1.645如2Icu.15(1 - 1. 64581cu) (3.1.2-。式中fcu.k一一混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值(N/mm2); 灿灿15一一混凝土立方体(边长150mm)抗压强度总体分布的平均值;Icu一一混凝土立方体抗压强度的标准差;8lcu-一混凝土立方体抗压强度的变异系数。混凝土强度等级由立方体抗压强度标准值确定，立方体抗压强度标准值是本规范棍凝土其他力学指标的基本代表值。R (原规范的混凝土标号)与c(本规范的混凝土强度等级)之间的换算关系为:l-1. 6458

8、10. c = _ /. . v. ，v:c， , (0. 1R) (3. 1. 2-2) 0.95(1- 1. 278fcu.15) 式中0.95为试件尺寸由200mm立方体改为150mm立方体的尺寸效应影响系数;0.1为计量单位换算系数。190 由此可得出R与C的换算关系如表3.1.2所列:表3.1.2R与C换算寝原规范混凝土标号R100 150 200 250 300 350 400 (kg/cm2) 混凝土立方体抗压强度变异系数0.23 0.20 0.18 0.16 O. 14 0.12 0.10 fcu 本规范漉凝土强度等级C9.24 14.20 19.21 24.33 29.56

9、34.89 40. 28 (计算值)本规范混凝土强度等级CC9 C14 C19 C24 C29.5 C35 C40 (取用值注:表中混凝土立方体抗压强度的变异系数是取用全国28个大中型水利水电工程合格水平的混凝土立方体抗压强度的调查统计分析的结果。3.1.3 1.昆凝土强度标准值(1)混凝土轴心抗压强度标准值根据国内120组棱柱体抗压强度与边长200mm立方体抗压强度的对比试验，并考虑试件尺寸效应影响，两者平均值的关系为:严Ipn= 0.8 X 0.95Icu.15 = O. 76阳.15(3. 1. 3-1) 考虑到结构中氓凝土强度与试件混凝土强度之间的差异，根据以往经验，并结合试验数据分析

10、，同时参考国内外有关规洁的规定，对试件强度进行修正，修正系数取为0.867，则结构中i昆凝土轴心抗压强度与150mm立方体抗压强度的关系为:k = 0.867 X 0.76f肌15= 0.66所肌15(3. 1. 3-2) 根据混凝土强度标准值的取值原则，并假定Ic= ()Icu ()Ic为1昆凝土轴心抗压强度的变异系数)，则得结构中混凝土轴心抗压强度标准值为:fck=严Ic(1 - 1. 645Ic) = 0.66Icu.15(1 - 1. 645()lc) = O. 66fcu.k (3.1.3-3) (2)混凝土轴心抗拉强度标准值根据国内72组铀心抗拉试件强度与边长200mm立方体抗压强

11、度的对比试验，并考虑尺寸效应影响，两者平均值的关系为:ft.叩=0.58(0.95Icu.15)23 191 = 0.561/u3.15 (kgf/cm2) (3. 1. 3-4) 同样，考虑到结构中混凝土强度与试件混凝土强度的差异，取修正系数为0.867，同时将计量单位由kgf/cm2改为N/m时，则结构中混凝土轴心抗拉强度与150mm立方体抗压强度的关系为:ft= 0.867 X 0.5阿6此32，1m5O.1rI/) = 0.225EU缸J二1，15(N/mm2) (3. 1. 3-5 在假定轴心抗拉强度的变异系数8ft=此Icu条件下，则结构中提凝土轴心抗拉强度标准值为:I.k=1.(

12、1 - 1. 6458ft) = 0.2251/u3，15 (1 - 1. 6451.) = 0，225刀2k(l- 1. 64581cu)1/3 (N/mm2) (3.1.3-的考虑到较高强度等级的混凝土的脆性破坏特征显著和实践经验不足，对C45C60级混凝土，按上式计算后再分别乘以0.975-0.9的折减系数。对轴心抗压强度也同样考虑了该项折减系数。需要说明的是，由于水工混凝土的强度变异系数与国标的昆凝土结构设计规范(GBlO-89)(简称GBlO一89规范)有所不间，同时本规范将考虑结构中混凝土强度与试件混凝土强度差异的修正系数取为0.867，较GBlO-89规范所取修正系数0.88低1

13、.5%，因而本规植混凝土强度标准值的计算值与GBlO-89规范中的相应值有所不同，但两者十分接近，为了便于实际应用和规范间的协调，本规范混凝土强度标准值在取整时决定取与GBlO-89规范相同的指标。(3)取消弯曲抗压强度指标原规范在受弯构件和偏心受压构件的正截面强度计算中，受压区1昆凝土极限强度取为温凝土弯曲抗压强度Rw(现GBlO-89规范采用新符号为Icm).Rw并不是混凝土真正的力学指标，而仅仅是在计算受弯构件或偏心受压构件承载力时，对于非均匀受压混凝土应力图形换算为短形应力图形时，人为地引入的一个指标。原规范的Rw取值原则是沿用前苏联30年代的资料，明显偏高，同时引入这一指标后，给偏心

14、受压构件计算带来很多麻烦，小偏192 心受压和轴心受压构件的正截面承载力计算公式也不相衔接。事实上，弯曲抗压强度Icm与袖心抗压强度儿的比值并非定值，而是随着构件相对受压区高度的变化而变化的，当相对受压区高度较小时，兀mllc就比较大，反之较小。原规范在相对受压区高度接近界限时，承载力计算值偏大，偏于不安全。国际上所有国家的棍凝土结构设计规范都没有采用弯曲抗压强度Icm而是直接采用棍凝土轴心抗压强度，连提出弯曲抗压强度的前苏联，在80年代也已取消不用。我国公路混凝土桥设计规范、铁路1昆凝土桥设计规范也都没有采用弯曲抗压强度这个指标。经过对受弯构件和大偏心受压构件分别采用Icm及Ic计算，发现棍

15、凝土抗压强度的取值对受弯构件和大偏心受压构件的极限承载力并无多大影响。因此，本规范决定取消棍凝土的弯曲抗压强度这一指标，而直接用轴心抗压强度计算受弯构件和偏心受压构件的承载力，以求与国际规范接轨。将儿m改为Ic后，经过材料用量对比计算，受弯、大偏心受压构件的用钢量增加不多，大都在5%以内。小偏心受压构件在界限附近(加。Iho=0.3.;=0.7)用钢量有所增加，克服了原规范在界限附近区段计算值高于试验值(偏于不安全)的缺点。(4) 7昆凝土强度随龄期而增长?昆凝土结构构件设计中，一般不利用?昆凝土抗压强度随龄期而增长的后期强度。某些大体积的水工建筑物也会遇到槐凝土烧筑后要经过较长时间才开始承受

16、荷载的情况。因此，本规范规定经论证后允许采用不同龄期的棍凝土抗压强度进行设计。在附录A中列出了不同龄期漉凝土抗压强度的比值，可供设计人员在缺乏试验资料时参考。粉煤灰硅酸盐水泥混凝土的不同龄期的抗压强度，可按火山灰质硅酸盐水泥混凝土采用。对于混凝土不同龄期的抗拉强度，其影响因素较多，故不应利用其后期抗拉强度。3.1.4 棍凝土强度设计值根据水工统标的规定，材料强度设计值可取为强度总体193 分布的平均值减去Kml倍标准差。关于Kml的取值，理论上取为某一固定值最为合理。但考虑到与相关规范的协调，本规范1昆凝土强度设计值决定取与GBJlO-89规范相同的指标，也即取同样的混凝土材料性能分项系数孔。

17、这时对于ClOC40级泪凝土，由于变异系数fcu不同Yc=1.331. 38，相应的Kml= 2. 30 3.邸，相应的保证率为98.93%99. 99%，详见表3.1.4.寝3.1.4i昆疆土强度标准值、设计值(N/mm2)及分项系数强度等级C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40 :Ccu 16.09 22.35 28.41 33.93 38.97 43.61 47.88 fcu 0.23 0.20 O. 18 0.16 0.14 0.12 0.10 fck 6.7 10.0 13. 5 17. 0 20.0 23.5 27.0 标准值f也0.90 1. 20 1.50 1.

18、75 2.00 2.25 2.45 f 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 19.5 设计值f, 0.65 0.90 1. 10 1. 30 1.50 1.65 1. 80 K m1 2. 30 2.46 2.59 2.76 2.98 3.27 3.83 保证率(GBJ 9-87)规范中的凡、凡是完全不同的，不能?昆淆。后两本规范中没有结构系数凡，计算模式的不定性及其它一些影响可靠度的因素均归入G、YQ。根据水工统标)，偶然作用的分项系数几取为1.0。(4)材料性能分项系数用来反映材料实际强度对所采用的材料强度标准值的不利变异。其取值见本规范3.1.4的条文说明。(5)结构

19、系数是用来反映作用(荷载)效应计算模式的不定性和抗力计算模式的不定性，并考虑上述作用(荷载)分项系数和材料强度分项系数未能反映的其它不定性。本规范所给出的结构系数是采用可靠度分析方法，利用事先选定的作用(荷载)与材料性能分项系数，根据给定的目标可靠指标，以各种结构构件在不同材料和不同作用(荷载)效应组合情况以及不同的可变作用与永久作用效应比值下，都是最佳地逼近目标可靠指标，利用最小二乘法的优化原理得到的。同时考虑按本规范设计的结构构件的用钢量与原规范相比，变化不致波动过大，对最后所得到的优化的结构系数进行了适当的合并与调整。对承受永久作用为主的构件，为了保证用钢量不致减少过多，结构系数几可按本

20、规范条文的表4.2.1中数值增加0.05。但对承受土重和土压力为主的构件可不增加。这里永久作用为主是指其作用效应与所考虑的作用效应组合值的比值达到70%及以上的情况。201 关于素1昆凝土结构的结构系数巧，由于缺乏必要的统计参数，故采用工程经验推算确定。对于受压、受拉构件，按下式计算:原规范设计时:K(SGK + SQK) = RjAj (4.2.1-1) 本规范设计时:Yd(YGSGK + YQSQK) = R2A2 (4.2.1-2) 当用两规范设计的材料用量相同时，可认为截面尺寸相同，即Aj=A2。. . K(SGK十SQK)RjAj Rj Yd(GSGK + YQSQK) -瓦互;=瓦

21、(4.2.1-3) K(1 +2l!.2) d -rc;-7忑瓦i(4.2.1-4) S,w p=豆豆(4.2.1-5) 本规范作用(荷载)分项系数几=1.05. YQ=1.2。原规范2、3级建筑物、基本荷载组合的素混凝土结构构件强度安全系数K值，对于1昆凝土受压时为1.7;对于1昆凝土受拉时为2.65。式中Rj , R2-一分别为原规范、本规范的混凝土强度设计值;SGK-一-永久作用(荷载)效应标准值;SQK-一可变作用(荷载)效应标准值;计算儿/Rj见表4.2.1-1:抗压YA = 1.7(1 +) d一X0.834 u 1.05 + 1. 2p (4.2.1-6) 2.65(1 +) 抗

22、拉Yd一X 0.811 (4.2.1-7) 1. 05 + 1. 2p 列表计算素混凝土结构的结构系数见表4.2.1-2。为了承载能力极限状态计算公式表达的方便，在今后各章中所列的构件内力设计值(M、N、V、T等)均是指作用效应乘以结构重要性系数YO及设计状况系数之后的值。202 寝4.2.1-1Rz/R.计算寝豆了10 15 20 25 30 本规范Rz5. 0 7.5 10.0 12.5 15.0 原规范Rl6. 1 9.0 11. 7 15. 1 18.0 抗压RzlRl 0.820 0.833 0.855 0.828 0.833 也/Rl采用值平均值0.834 本规范Rz0.65 0.

23、90 1. 10 1.30 1.50 原规范Rl0.85 1. 10 1.35 1.59 1. 79 抗拉Rz/Rl O. 765 0.818 0.815 0.818 0.838 Rz/Rl采用值(平均值)0.811 寝4.2.1-2d计算寝p 0.1 0.25 0.5 2 LYd 选用值Yd Ydl!i 1.33 1.31 1. 29 1. 26 1.23 1.29 1. 3 Yd拉2.02 1.99 1. 95 1. 91 1. 87 1.95 2.0 4.3 正常使用极限状态验算规定4.3.1 正常使用极限状态设计表达式是按水工统标的规定给出的。由于结构的变形、裂缝宽度等均与作用(荷载)

24、持续期的民短有关，故规定对正常使用极限状态的验算，应分别考虑作用(荷载)效应的长期组合和短期组合两种情况。所谓民期组合系指可变作用的长期效应与永久作用效应的组合;所谓短期组合系指可变作用的短期效应与永久作用效应的组合，也即包括短期作用在内的全部可变作用的效应与永久作用的效应的组合。对持久设计状况应分别考虑长期组合和短期组合;对短暂设计状况则只需考虑、短期组合。203 对正常使用极眼状态验算，作用分项系数、材料性能分项系数、结构系数等都取等于1.0，结构重要性系数则仍保留。4.3.2、4.3.3构件的裂缝控制要求，是根据结构的功能要求，环境条件对钢筋的腐蚀影响，钢筋种类对腐蚀的敏感性，荷载作用的

25、时间等因素来考虑的，本规范主要考虑了下列因素t原规范中有关规定的历史背景情况;工程使用经验及国内常用构件的实际设计抗裂度和裂缝宽度的统计结果;对国内典型地区的工程调查，长期暴露试验与快速试验结果;国外规范的有关规定。原规范对钢筋氓凝土结构构件的裂缝控制等级是采用抗裂安全系数Kf与裂缝宽度来控制的。由于用Kf控制不能正确反映构件实际抗裂性能，因此，本规范取消了以抗裂安全系数为标准的控制条件，改用构件受拉边缘的混凝土拉应力及裂缝宽度的控制方法。对于钢筋混凝土构件，本规范除对承受水压的轴心受拉和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(如搜槽槽身等)，提出抗裂验算要求外，其余构件都可按裂

26、缝宽度控制。因此，必须进行抗裂验算的水工钢筋氓凝土构件的范围是不大的。钢筋混凝土构件最大裂缝宽度允许值是在原规范基础上参考国内外有关资料后确定的，与原规范相比，主要有3个改变:按不同环境条件对钢筋锈蚀的影响程度规定了不同的允许值;根据荷载持续时间的长短对耐久性不同的影响，规定了不同的允许值;锈蚀试验及工程实践表明，凡钢筋上不出现结露或水膜，则裂缝处的钢筋基本上未发现明显的锈蚀现象，与钢筋垂直的受力裂缝宽度对一般热轧钢筋的锈蚀并无很直接的关系，因此，本规范规定的允许值比原规范有所放松，这与国际上的趋势是一致的。对预应力混凝土构件的裂缝控制等级分为三级:一级一-构件受拉边缘?昆凝土在荷载效应短期组

27、合下，要求不出现拉应力(即要求零应力或压应力)，它适用于严格要求不出204 现裂缝的构件;二级-一构件受拉边缘棍凝土在荷载效应短期组合或长期组合下，允许出现拉应力，但其拉应力不应大于以混凝土拉应力限制系数也控制的应力值。长期组合的ct要小于短期组合的岛，这意味着要求构件处于有限拉应力状态。在这种条件下，构件即使可能出现裂缝，般说来裂缝宽度也较小，因此不必作裂缝宽度验算;三级一允许构件受拉边缘混凝土产生裂缝，构件处于开裂状态，最大裂缝宽度计算值不得超过其允许值。构件受拉边缘混凝土拉应力验算及其控制条件.实质上也是一种抗裂设计方法，时在Ol之间变化，反映出对抗裂保证率的不同要求。预应力构件的混凝土

28、拉应力限制系数ct及裂缝宽度允许值，主要是参考国标GBJlO-89规范的规定以及工程设计和使用经验而确定的，同时还考虑了部分预应力氓凝土构件的发展趋势。4.3.4 最大挠度允许值是在原规范基础上，按荷载效应组合的不同而分为两档。吊车梁、启闭机大梁等构件主要由短期组合验算挠度，可不必再按长期组合进行验算。4.4 结构耐久性要求4.4.1 原规范中，耐久性列入正常使用极限状态，只验算裂缝宽度作为校核，对混凝土材料只提出抗渗性、抗冻性标号的要求，这是不够全面的。根据对己建工程的调查表明，水工1昆凝土建筑物的耐久性存在着严重的问题，因此在这次修订中，专门增列本节，以期在工程设计中能重视对耐久性的要求。

29、在一般情况下，可根据结构所处的环境类别提出相应的耐久性要求。但影响耐久性的因素很多，除环境条件外，还与结构表层保护措施(涂层或专设面层)以及实际施工质量等有关。因此，设计时可根据表层保护措施的实际情况及预期的施工质量控制水平，将耐久性要求作相应的提高或降低。205 4.4.2 原规范第7条规定的i昆凝寝4.4.2涵闸l耀土标号土最低标号未考虑环境条件类别，的统计表对于恶劣环境来说，显然偏低。全国水工混凝土建筑物耐久性及病害处理调查总结报告建议对有耐久性要求的钢筋棍凝土结构，海凝土标号不低于200号，沿海地区不低于300号。江苏省经大量涵闸的耐久性调查后，建议混凝土标号采用如表4.4.2所列。部

30、位公路桥面水上梁柱水位变动区墩墙水下区表层底部结构下层内河涵闸与沿海涵闸R300 R250 R250 R200-R250 R150 根据上述资料及原规范规定，作出了本条条文的建议。4.4.3、4.4.4混凝土的水灰比与最小水泥用量对耐久性关系极大。原规范仅作了必要时，在设计中提出水灰比的最大限制值的原则规定，不够具体。国内外有关规范对此均有限定，例如:(1)我国海港防腐蚀规定)(JTJ 228-87)对钢筋混凝土结构的规定见表4.4.3-1: 寝4.4.3-1(JT221一87)的规定见表4.4.3-6:寝4.4.3-6CJTJ221-87)规范对水灰比的规定环境条件钢筋混凝土素混凝土水上区0

31、.60., 0.65 0.70 严重受冻0.55 0.55 淡水位变化区受冻0.60 0.60 水徽冻0.65 0.65 港不冻0.65 0.70 水下区不受水压0.65 0.70 受水压0.50-0.60 0.50-0.60 北方南方北方南方大气区0.55 0.50 0.65 0.65 海浪溅区0.55 0.40 0.65 O. 65 水严重受冻0.45 0.45 港受冻0.50 0.50 水位变化区徽冻0.55 0.55 不冻0.50 0.65 水下区不受水压。.600.65 受水压0.50-0.60 0.50-0.60 (8)美国ACI301一72(1975年重版规定如下:处于淡水中(要

32、求抗惨)水灰比应不大于0.48;处于海水中水灰比应不大于0.42。(9)我国国家标准海工混凝土结构技术规范(第三稿，1993)对海工混凝土的规定见表4.4.3-7、表4.4.3-8、表4.4.3-(10)我国水闸施工规范(SL 27-91)规定了水灰比最大允许值及最小水呢用量见表4.4.3-10。208 寝4.4.3-7海工j昆疆土大气区、浪溅区的水灰比最大允许值大气区浪溅区环境条件严重受冻、偶冻、严重受冻、偶冻、受冻、微冻不冻受冻徽冻不冻钢筋混凝土、预应力混凝土0.45 0.50 0.40 0.45 0.40 素混凝土0.60 0.60 0.40 0.45 0.60 表4.4.3-8海工混凝

33、土木下区水灰比最大允许值结构作用水头与混凝土不受水头i10 壁厚的比值(i)作用钢筋混凝土、预应力混凝土0.60 0.60 0.55 0.50 素混凝土。.650.60 0.55 0.50 寝4.4.3-9海工jl疆土木混用量最小允许值(kg/m3)最冷月月大气浪溅区水下环境条件平均气温CC) 区D350 I D300 I D250 I D200 I Dl50 I D100 这钢筋混凝土、0 360 360 360 360 360 360 360 0 280 280 280 280 280 280 280 注g有耐久性要求的大体积混凝土，水泥用量应按混凝土耐久性和降低水泥水化热综合考虑，惨外加

34、剂和掺合料时，水泥用量可适当减少。遇有下列情况，表4.4.3-10所列水灰比允许值应分别减小0.03-0.05 : 1)严寒地区(指最冷月平均气温低于一10C的地区)水位变化区的混凝土;2)受海水、盐雾或其它侵蚀性介质作用的外部棍凝土;209 3)厚度小于600mm的胸墙、薄壁墙等。表4.4.3-10(SL 27-91)规范对水灰比最大允许值的规定寒冷地区温和地区混凝土使用条件(最冷月平均气温(最冷月平均气温在一3-一10C之间在一3C以上)水上区s0.55 0.60 桥架、桥梁、顶板等部位水位变化区z0.50 0.55 墩、糖、排架等部位水下区z0.60 0.60 底板、消力池、铺盖等部位厚

35、大结构内部0.65 0.65 受严重冲刷的面层O. 55 0.55 (SL 27-91)规范还规定水泥用量应符合下列要求:1)处于水位变化区的薄壁墙混凝土，不宜低于300kg/m3; 2)桥梁漉凝土不宜低于300kg/m3; 3)厚大构件(厚度大于1.5 m)的内部混凝土，不宜低于200kg/m3; 4)受海水、盐雾或其它侵蚀性介质作用的面层棍凝土，其单位水泥用量应适当增加。综合以上资料，对最大水灰比与最小水泥用量作出了建议，分别见本规范条文的表4.4.3与表4.4.4。4.4.5 提凝土的抗渗等级规定基本上沿用原规范的规定。考虑到目前水工建筑物承受的水头H有高于100m的，承受的水力梯度i有

36、超过50的，因此增列了H150m、i50两档，相应的抗渗等级定为W10。对于某些建筑物(如渡槽槽身较薄的侧壁)，承受的水力梯度很大而水头却不大，如仍按照本规稚的表4.4.5中项次3的规定显然偏高，因此在该表附注中规定了水头H小于10m时，抗渗等级可相应降低一级。210 4.4.6 原规范的抗冻等级规定，系沿用前苏联的规定和慢冻法，考虑的因素不够周到，要求的等级偏低。因此本条不再措袭过去的规定，而采用我国水工建筑物抗冰冻设计规范提出的标准。混凝土的抗冻等级明确规定用快冻法测定，因为它是非破坏性试验，试件小而少，无需在冻融之间反复搬运，提供成果快，工作量少，易于执行，且没有慢冻法经历数十次冻融后强

37、度反而增长的缺点。慢冻与快冻的成果虽有一定联系，但至今尚未找到可靠的相关关系。因此本条不再考虑与过去慢冻法的联系，直接采用与国际标准相近的快冻等级。快冻试验方法与设备，国内尚未统一，目前水利水电科学研究院正在进行统一标准及设备的研究。室内试验和实际工程表明:饱和的氓凝土才发生冻融破坏，不饱和的混凝土很少破坏;冻融循环次数虽对冻融破坏有一定影响，但只限于表面浅层，而最冷月的气温则影响到深层，因此比冻融次数的影响更严重。所以，美国垦务局混凝土手册已将长期冰冻和冻融频繁列为同一类。例如，丰满大坝上游面是阳面，冬季气温白天为正温，夜间为负温，水上部分年冻融次数大于100次，下游面是阴面，冬季经常为负温

38、，年冻融循环次数小于100次，但上游面冻融破坏深度只有O.30. 5 m，下游面却深达3m。其主要原因是上游面因受阳光辐射使混凝土比较干燥，而下游面虽与库水不接触，却因结霜和积雪，t昆凝土呈饱和状态。又如，丰满电站尾水闸墩、尾水平台和下游护坡及江桥，同样受尾水位变动引起冻融破坏，但尾水部位破坏远比护坡和桥墩严重，其原因也是尾水部位无阳光照射，而护坡和桥墩则或多或少有阳光照射，漉凝土饱和程度不同之故。有些部位检修时，电站、船闸、供水系统须停止运行，因而难于检修;溢流面检修须避开瓶期和冬季，检修工作最大，因此，这些部位的抗冻要求均宜较其它部位更高些。本规范正文表4.4.6中对于部位的规定比以往详细

39、，实践表明，以往的概略规定常使设计人员只重视大坝的上下游面及溢流面，而忽略其他部位的抗冻要求。例如参窝大坝宽闸墩中的工作211 闸门井和检修闸门井，井壁厚仅稍大于1m，在充水状态下井壁全部开裂渗水.在冬季饱和冻胀及冻融情况下，裂缝发展严重恶化。以往对二期揭凝土未规定抗冻要求，丰满溢流坝坝顶部分二期混凝土在冻融后破坏极为严重。丰满电站厂房靠变压器侧的平台、墙、柱因积雪融化使温凝土饱和，顶部大多酥松、开裂，影响安全运行，检修又困难。因此本规范的表4.4.6对这些部位加以明确规定。气候分区现分为严寒、寒冷与温和三区。原规范对温和地区没有规定抗冻要求。温和地区虽然没有明显的冻融情况，但冬季寒夜仍可达到

40、局部结冰。曾观察到蚌埠闸、江苏峰山闸等都有不同程度的凉融损坏;湖南拓溪水电站上坝楼梯也有冻融掉皮现象;佛子岭连拱坝拱壳开裂漏水处则有较严重的冻融破坏;湖南双牌灌区衬砌有冻融掉皮现象。因此增列了温和区的抗凉等级要求。冬季水位变化区的上限，规定阳面、阴面和电站尾水区分别为冬季最高水位以上1m、2m和4m。其原因是阳面只受毛细管水分上升影响，阴面则有表面结霜问题，水电站尾水区因尾水冬季水温远高于气温，晚雾和晨雾高达3-5m，混凝土极易饱和破坏，故规定了3个不同高度。4.4.7 根据室内试验及工程实践，未采用有引气作用的外加剂的混凝土，即使采用性能优良的水泥，仍达不到F100的抗冻等级，故本规范与原规

41、植一样，强调了棍凝土抗冻必须掺加引气剂。对于抗冻?昆凝土的水泥品种、掺合料数量以及水灰比、含气量等有关指标应通过试验确定，并按照水工建筑物抗冰冻设计规范的有关规定处理，包括在严寒地区严格控制水灰比的规定等。实践表明，水灰比略有增大，抗冻性能就明显降低。为提高混凝土的抗晦性和耐久性，严格控制水灰比是必要的。对于小型工程的质量控制可适当简化。4.4.9 钢筋混凝土结构的耐久性主要取决于钢筋锈蚀。因此保护层厚度就成为主要因素，必须严格保证保护层厚度不小于本规范9.2.1的规定。同时还应严格保证保护层的振捣与养护质量。212 垫块强度过低及绑扎铁丝、对销螺栓等的露面，常成为耐久性的薄弱环节及钢筋锈蚀的

42、通道，施工时必须防止上述情况发生。薄腹构件和带棱角的结构，暴露面大，比平整表面更易使混凝土碳化从而导致钢筋锈蚀，应尽量避免。配筋过分细而密，虽有利于控制受力裂缝宽度，但会使混凝土烧筑不密实，对钢筋锈蚀影响严重。直径小于4mm的钢筋与高强钢丝应列为腐蚀敏感的钢材。钢筋混凝土结构构件的受力裂缝宽度，对耐久性影响不是太大，但也不应大于本规范正文4.3节的规定。采用高强钢丝的预应力混凝土构件，则必须严格执行抗裂要求或控制裂缝宽度。213 5 萦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 对于素混凝土结构构件，由于混凝土抗拉强度的可靠性低，而混凝土收缩和温度变化效应又难以估计，旦发生裂缝，容易造成事故，故对于由受拉强度控制的素混凝土结构，应严格限制其使用范围。对于围岩中的隧洞衬砌以及小型工程中卧置于地基上的板等构件，经论证，允许采用素棍凝土构件。5.2 曼压构件5.2.1 对没有抗裂要求且0.4如运eoO.8抖的偏心受压构件，除保留原规范规定的需配置不少于构件截面面积0.05.%的构造钢筋外，增加了在每米宽度内的钢筋截面面积不大于1