2章水工混凝土结构12v教学文稿.ppt

第二章第二章 水工混凝土结构水工混凝土结构考 试 大 纲 熟练掌握基本设计规定与结构安全标准 熟练掌握承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算基本规定 熟练掌握结构耐久性要求和混凝土特性的一般要求 掌握钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算 掌握钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算 掌握混凝土结构构件的设计构造要求 了解素混凝土结构构件承载能力极限状态计算 了解混凝土温控设计的内容和方法考 试 大 纲第二章 水工混凝土结构DL/T5057-1996水工混凝土结构设计规 范和SL/T191-96水工混凝土结构设计规 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 SDJ20-78水工钢筋混凝土结构设计规 范采用极限状态设计 方法，单一安全系数设计表达式进行设计 DL/T5057-2009水工混凝土结构设计规 范替代 DL/T5057-1996 仍采用概率极限状态设计 原则，以分项系数设计表达式结构重要性系数；设计 状况系数；荷载分项系数；结构系数；材料强度系数 用标准组合代替短期组合，并取消长期组合 SL191-2008和DL/T5057-2009在如下几方面进行了修订并取得一致：环境类别划分，耐久性要求；混凝土和钢筋的材料性能指标；斜截面承载力计算公式 ；大保护层厚度构件裂缝宽度计算公式；牛腿配筋、门槽、蜗壳、尾水管等设计构造。

第一节 水工混凝土设计规定与结构安全标准一、混凝土 . 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150的立方体试件，在28龄期用标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强度标准值确定 3. 混凝土强度标准值应按表2.1.1采用构件设计时，混凝土强度设计值应按表2.1.2采用 4. 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 5. 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24kN/,钢筋混凝土可按25kN/采用 6. 龄期时混凝土受压或受拉弹性模量可按表2.1.3采用混凝土的泊松比可取为0.167混凝土剪变模量可按表2.1.3混凝土弹性模量的0.4倍采用二、钢筋1.钢筋强度的标准值应具有不小于95的保证率普通钢筋的强 度标准值应按表2.1.4采用 2.钢筋抗拉强度设计值或及钢筋抗压强度设计值或，应按表2.1.5采用 三 结构设计基本规定与安全标准 1. 设计原则和设计表达式 2. 极限状态以及计算和验算的内容 (1)承载能力及稳定 (2)变形验算 (3)抗裂或裂缝宽度 3. 水工建筑物级别和结构的安全级别 水工建筑物的结构安全级别按表2.1.6划分为三级。

4.结构设计状况 5.作用（荷载）效应组合 6.温度作用 7.渗透压力 8.环境条件 水工混凝土结构所处的环境条件可分为四个类别 第二节 承载能力极限状态计算和正常使用状态验算基本规定一 、承载能力极限状态计算基本规定 1.基本组合的设计表达式 2.偶然组合的设计表达式二正常使用极限状态验算基本规定 1.短期组合和长期组合设计表达式 2.裂缝控制验算 其最大裂缝宽度计算值不应超过表2.2.1所规定的允许值mm 3.受弯构件的挠度 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2.2.2规定的允许值mm结构重要性系数；设计状况系数；作用（荷载）分项系数；结构系数；材料强度系数 第三节结构耐久性要求及混凝土的一般要求1、结构耐久性依据2、混凝土最低强度等级、水灰比和最小水泥用量3、混凝土抗渗等级和抗冻等级 第四节素混凝土结构构件承载能力极限状态计算一、 一般规定1.使用范围2.计算内容 (1)承载能力计算，包括结构稳定性验算； (2)承受局部荷载部位的局部受压计算 二、受压构件承载力计算1.受压构件的承载力计算方法 (1)不考虑混凝土受拉区作用，仅对受压区承载力进行计算； (2)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 2.受压构件的承载力计算公式 (1)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。

（2）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 算三、受弯构件的承载力计算 四、局部受压构件的承载力计算五 、素混凝土结构构造钢 (1)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； (2)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0.04%，但每米内不多于1200mm2；钢筋以小直径的为宜，间距不宜大于250mm第五节钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算一 、钢筋混凝土结构构件正截面承载力计算的主要规定1正截面承载力计算方法的基本假定(1)截面应变保持平面；(2)不考虑混凝土的抗拉强度；(3)混凝土轴心受压的应力应变关系曲线为抛物线，其极限应变取0.002，相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值(4)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0.012等效矩形应力图3相对界限受压区计算高度4钢筋应力二、受弯构件正截面抗弯承载力计算1矩形和翼缘位于受拉区的T形截面的受弯构件2翼缘位于受压区的T形截面的受弯构件(1)当符合下列条件：(2)当不符合上述条件时，计算中应考虑截面腹板受压区混凝土的工作，其正截面抗弯承载力按下列公式计算图2.4.2-2(b)： 3受弯构件正截面抗弯承载力计算应符合的要求三、受压构件正截面受压承载力计算1轴心受压构件2矩形截面偏心受压构件3T形截面偏心受压构件四、受拉构件正截面受拉承载力计算1轴心受拉构件2小偏心受拉构件3大偏心受拉构件五、受弯构件斜截面承载力计算 1截面验算2斜截面的计算位置(1)支座边缘处的截面图2.4.5-1(a)、(b)截面1-1； (2)受拉区弯起钢筋弯起点处的截面图2-4-9(a)截面2-2、3-3； (3)箍筋数量或间距改变处的截面图2-4-9(b)截面4-4；(4)腹板宽度改变处的截面。

3受弯构件斜截面受剪承载力计算(1)当仅配有箍筋时，(2)当配有箍筋和弯起钢筋时，4剪力设计值的选用 (1)当计算第一排(对支座而言)弯起钢筋时，取用支座边缘处的 剪力设计值对于仅承受直接作用在构件顶面的分布荷载的受弯 构件，也可改取为距离支座边缘为0.5 处的剪力设计值；(2)当计算以后的每一排弯起钢筋时，取用前一排（对支座而言）弯起钢筋弯起点处的剪力设计值 5受弯构件斜截面受弯承载力计算第六节 钢筋混凝土结构构件正常使 用极限状态验算 一、正截面抗裂验算(1)受弯构件(2)偏心受压构件(3)轴心受拉构件(4)偏心受拉构件二、钢筋混凝土构件正截面裂缝宽度验算1.最大裂缝宽度允许值2.最大裂缝宽度3.裂缝宽度计算中的受拉钢筋应力(1)受弯构件(2)大偏心受压构件(3)轴心受拉构件(4)偏心受拉构件（矩形截面）三、受弯构件的挠度验算1.刚度和挠度允许值2.长期刚度 (1)对应于荷载效应的短期组合（并考虑部分荷载的长期作用的影响）时， (2)对应于荷载效应的长期组合时，3.短期刚度 (1)不出现裂缝的构件(2)出现裂缝的矩形、T形及工字形截面构件4.受弯构件的挠度计算第七节水工混凝土结构的设计构造一、一般构造规定1.永久缝和临时缝2.混凝土保护层3.钢筋的锚固4.钢筋的接头5.最小配筋率二、结构构件的设计构造主要规定 1.板(1)钢筋混凝土板中受力钢筋的间距：当板厚 时，不应大于250mm；当时，不应大于300mm；时，不应大于并不大于400mm。

当 (2)单向板中单位长度上的分布钢筋截面面积不应小于单位长度上受力钢筋截面面积的15（集中荷载时为25），且每米长度 内不少于3根，其直径不宜小于5mm3)如板边为部分嵌固，而在分析中没有考虑这种嵌固的影响，则在板的顶部沿板边需配置垂直板边的钢筋，其数量按承受跨中最大弯矩绝对值的1/4计算钢筋应从支座边伸出至少为1/5跨度 的长度；若为单向板时，平行板跨方向的板边，其顶部垂直板边的钢筋可按构造适当配置4)现浇板的受力钢筋与梁的肋部平行时，应沿梁肋方向每米长度内配置不少于5根与梁肋垂直的构造钢筋，其直径不小于6mm，且单位长度内的总截面面积不应小于板中单位长度内受力钢筋截面面积的1/3，伸入板中的长度从肋边算起每边不小于板计算跨度(5)简支板的下部纵向受力钢筋伸入支座的长度不应小于5当采用焊接网配筋时，其末端至少应有一根横向钢筋配置在支座 边缘内(图2.6.2-2(a)如不能符合上述要求时，应在受力钢筋末端制成弯钩(图2.6.2-2(b)或加焊附加的横向锚固钢筋(图2.6.2-2 (c)2.梁(1)梁的下部纵向钢筋的净距不应小于钢筋直径，上部纵向钢筋的净距不应小于1.5倍钢筋直径，同时均不小于30mm，也不应小于最大骨料粒径的1.5倍。

梁的下部纵向受力钢筋不宜多于两层，当两层布置不开时，允许钢筋成束布置，但每束钢筋以2根为宜；受力钢筋多于两层时，第三层及以上的钢筋间距应增加一倍 (2)简支梁的下部受力钢筋伸入支座内的锚固长度（图2.6.2-3）应符合下列条件3)钢筋混凝土梁中箍筋的配置应符合下列要求4)对于绑扎骨架的钢筋混凝土梁，当设置弯起钢筋时，弯起钢筋的弯终点外应留有锚固长度，其长度在受拉区不应小于20，在受压区不应小于10（图2.6.2-4）位于梁底层两侧的钢筋不应弯起对光面钢筋，在末端尚应设置弯钩 (5)当梁的跨度小于4m时，架立钢筋的直径不宜小于6mm；跨度 等于46m时，不宜小于8mm；跨度大于6m时，不宜小于10mm (6)当梁高超过700mm时，在梁的两侧沿高度每隔300400mm， 应设置一根直径不小于10mm的纵向构造钢筋两侧构造钢筋之间 宜设置联系拉筋，联系拉筋直径可取与箍筋相同，间距约500700mm (7)对于薄腹梁，应在下部1/2梁高的腹板内沿两侧配置纵向构造钢筋，其直径为1014mm，间距为100150mm，并按上稀下密的方式布置；在上部1/2梁高的腹板内沿两侧配置直径不小于10mm的纵向构造钢筋。

3柱(1)钢筋混凝土柱的纵向受力钢筋应符合下列要求：(2)柱中箍筋应符合下列要求： 素混凝土结构构造钢筋四.抗震设计的构造要求 1对于钢筋混凝土框架及铰接排架等类结构，当设计烈度为9度时，混凝土强度等级不宜低于C30；当设计烈度为7度、8度时，不应低于C20纵向受力钢筋宜优先选用较高质量的、级钢筋；箍筋宜选用I、级钢筋或LL550级冷轧带肋钢筋 2钢筋混凝土框架结构按8度、9度设计烈度设防时，纵向受力钢筋不宜采用余热处理钢筋施工中纵向受力钢筋的实测极限抗拉强度与实测屈服强度的比值不应小于1.25；屈服强度的实测值与标准值的比值，不应大于1.25（9度设防）或1.4（8度设防）不宜以强度等级较高的钢筋代替原设计中的纵向受力钢筋，如需要代换时，应按照钢筋受拉承载力设计值相等的原则进行代换3设计烈度为8度、9度时，纵向受拉钢筋最小锚固长度应比2.5.1中4所述的锚固长度 增加5；6度、7度时，4抗震设计时，构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力5抗震设计时，预埋件的锚固钢筋实配截面面积应比静力计算时的所需截面面积增大25第八节 水工混凝土结构的温度作用 一、设计范围 二、分期考虑因素1混凝土浇筑施工期：考虑混凝土浇筑温度、水泥水化热、调节结构温度状态的人工温控措施、建筑物基底及相邻部分的热量传导等。

2结构运用期：考虑外界气温、水温、结构表面日照影响等拱和框架。