注冊土木工程師水工混凝土結構課件.

1、 熟練掌握基本設計規(guī)定與結構安全標準。 熟練掌握承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)驗算基本規(guī)定。 熟練掌握結構耐久性要求和混凝土特性的一般要求。 掌握鋼筋混凝土結構構件承載能力極限狀態(tài)計算。 掌握鋼筋混凝土構件正常使用極限狀態(tài)驗算。 掌握混凝土結構構件的設計構造要求。 了解素混凝土結構構件承載能力極限狀態(tài)計算。 了解混凝土溫控設計的內容和方法。第二章 水工混凝土結構DL/T5057-1996水工混凝土結構設計規(guī)范和SL/T191-96水工混凝土結構設計規(guī)范 采用概率極限狀態(tài)設計原則，以分項系數設計表達式進行設計。 SDJ20-78水工鋼筋混凝土結構設計規(guī)范采用極限狀態(tài)設計方法，單一安全系數

2、設計表達式進行設計。第一節(jié)第一節(jié) 水工混凝土設計規(guī)定水工混凝土設計規(guī)定與結構安全標準與結構安全標準一、混凝土 . 混凝土應滿足強度要求，并應根據建筑物的工作條件、地區(qū)氣候等具體情況，分別滿足抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、抗沖刷等耐久性的要求。 . 混凝土強度等級應由按標準方法制作養(yǎng)護的邊長為150的立方體試件，在28齡期用標準試驗方法測得的具有95保證率的抗壓強度標準值確定。 3. 混凝土強度標準值應按表2.1.1采用。構件設計時，混凝土強度設計值應按表2.1.2采用。 4. 對防止溫度裂縫有較高要求的大體積混凝土結構，設計時應對混凝土提出高延伸率和低熱性要求，宜選用低熱水泥或摻加合適的摻合料與外加劑。

3、 5. 混凝土的重力密度（重度）應由試驗確定。當無試驗資料時，素混凝土可按24kN/,鋼筋混凝土可按25kN/采用。 6. 齡期時混凝土受壓或受拉彈性模量可按表2.1.3采用。混凝土的泊松比可取為0.167?；炷良糇兡Ａ靠砂幢?.1.3混凝土彈性模量的0.4倍采用。二、鋼筋鋼筋1.鋼筋強度的標準值應具有不小于95的保證率。普通鋼筋的強 度標準值應按表2.1.4采用。 2.鋼筋抗拉強度設計值或及鋼筋抗壓強度設計值或，應按表2.1.5采用。 三三 結構設計基本規(guī)定與安全標準結構設計基本規(guī)定與安全標準 1. 設計原則和設計表達式 2. 極限狀態(tài)以及計算和驗算的內容 (1)承載能力及穩(wěn)定 (2)變形

4、驗算 (3)抗裂或裂縫寬度 3. 水工建筑物級別和結構的安全級別 水工建筑物的結構安全級別按表2.1.6劃分為三級。 4.結構設計狀況 5.作用（荷載）效應組合 6.溫度作用 7.滲透壓力 8.環(huán)境條件 水工混凝土結構所處的環(huán)境條件可分為四個類別 第二節(jié) 承載能力極限狀態(tài)計算和正常使承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用狀態(tài)驗算基本規(guī)定用狀態(tài)驗算基本規(guī)定一一 、承載能力極限狀態(tài)計算承載能力極限狀態(tài)計算基本規(guī)定基本規(guī)定 1. 1.基本組合的設計表達式基本組合的設計表達式 2. 2.偶然組合的設計表達式偶然組合的設計表達式二正常使用極限狀態(tài)驗算基本規(guī)定二正常使用極限狀態(tài)驗算基本規(guī)定 1.1.短期組合和長期

5、組合設計表達式短期組合和長期組合設計表達式 2. 2.裂縫控制驗算裂縫控制驗算 其最大裂縫寬度計算值不應超過表其最大裂縫寬度計算值不應超過表2.2.12.2.1所規(guī)定的允許所規(guī)定的允許值值mmmm。 3. 3.受彎構件的撓度受彎構件的撓度 受彎構件的最大撓度應按荷載效應的短期組合和長期受彎構件的最大撓度應按荷載效應的短期組合和長期組合兩種情況分別進行驗算，其計算值不應超過表組合兩種情況分別進行驗算，其計算值不應超過表2.2.22.2.2規(guī)規(guī)定的允許值定的允許值mmmm。結構重要性系數；設計狀況系數；作用（荷載）分項系數；結構系數；材料強度系數 o第三節(jié)結構耐久性要求及混凝土的一般要求第三節(jié)結構

6、耐久性要求及混凝土的一般要求1 1、結構耐久性依據結構耐久性依據2、混凝土最低強度等級、水灰比和最小水泥用量3、混凝土抗?jié)B等級和抗凍等級 第四節(jié) 素混凝土結構構件承載能力素混凝土結構構件承載能力極限狀態(tài)計算極限狀態(tài)計算一一、 一般規(guī)定一般規(guī)定1.使用范圍2.計算內容 (1)承載能力計算，包括結構穩(wěn)定性驗算； (2)承受局部荷載部位的局部受壓計算。 二二、受壓構件承載力計算受壓構件承載力計算1.受壓構件的承載力計算方法 (1)不考慮混凝土受拉區(qū)作用，僅對受壓區(qū)承載力進行計算； (2)考慮混凝土受拉區(qū)作用，對受拉區(qū)和受壓區(qū)承載力同時進行計算 2.受壓構件的承載力計算公式 (1)當計算素混凝土受壓構

7、件的正截面承載力而不考慮混凝土受拉區(qū)作用時，假定受壓區(qū)的法向應力圖形為矩形，其應力值等于混凝土的軸心抗壓強度設計值，此時，軸向力作用點與受壓區(qū)混凝土合力點相重合。 （2）當計算素混凝土受壓構件的正截面承載力，考慮混凝 土受拉區(qū)的作用時，應對受拉區(qū)和受壓區(qū)承載力分別進行計 算。三三、受彎構件的承載力計算受彎構件的承載力計算 四四、局部受壓構件的承載力計算局部受壓構件的承載力計算五五 、素混凝土結構構造鋼素混凝土結構構造鋼 (1)素混凝土結構在截面尺寸急劇變化處、孔口周圍及遭受高速水流劇烈沖刷的表面應設置構造鋼筋； (2)對于遭受劇烈氣溫或濕度變化作用的素混凝土結構表面， 宜配置構造鋼筋網，其主要

8、受約束方向的鋼筋數量可采用構件 截面面積的0.04%，但每米內不多于1200mm2；鋼筋以小直徑的為宜，間距不宜大于250mm。第五節(jié)鋼筋混凝土結構構件承載鋼筋混凝土結構構件承載能力極限狀態(tài)計算能力極限狀態(tài)計算一一 、鋼筋混凝土結構構件正截面承載力計鋼筋混凝土結構構件正截面承載力計算的主要規(guī)定算的主要規(guī)定1正截面承載力計算方法的基本假定(1)截面應變保持平面；(2)不考慮混凝土的抗拉強度；(3)混凝土軸心受壓的應力應變關系曲線為拋物線，其極限應變取0.002，相應的最大壓應力取混凝土軸心抗壓強度設計值cf(4)鋼筋應力取等于鋼筋應變與其彈性模量的乘積，但不大于其強度設計值，受拉鋼筋的允許極限拉

9、應變取0.01。2等效矩形應力圖3相對界限受壓區(qū)計算高度4鋼筋應力二二、受彎構件正截面抗彎承載力計算受彎構件正截面抗彎承載力計算1矩形和翼緣位于受拉區(qū)的T形截面的受彎構件2翼緣位于受壓區(qū)的T形截面的受彎構件(1)當符合下列條件：(2)當不符合上述條件時，計算中應考慮截面腹板受壓區(qū)混凝土的工作，其正截面抗彎承載力按下列公式計算圖2.4.2-2(b)： 3受彎構件正截面抗彎承載力計算應符合的要求三三、受壓構件正截面受壓承載力計算受壓構件正截面受壓承載力計算1軸心受壓構件2矩形截面偏心受壓構件3T形截面偏心受壓構件x四四、受拉構件正截面受拉承載力計算受拉構件正截面受拉承載力計算1軸心受拉構件2小偏心

10、受拉構件3大偏心受拉構件五五、受彎構件斜截面承載力計算受彎構件斜截面承載力計算 1截面驗算2斜截面的計算位置(1)支座邊緣處的截面圖2.4.5-1(a)、(b)截面1-1； (2)受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處的截面圖2-4-9(a)截面2-2、3-3； (3)箍筋數量或間距改變處的截面圖2-4-9(b)截面4-4；(4)腹板寬度改變處的截面。 3受彎構件斜截面受剪承載力計算(1)當僅配有箍筋時，(2)當配有箍筋和彎起鋼筋時，4剪力設計值的選用 (1)當計算第一排(對支座而言)彎起鋼筋時，取用支座邊緣處的 剪力設計值。對于僅承受直接作用在構件頂面的分布荷載的受彎 構件，也可改取為距離支座邊緣為0.5

11、處的剪力設計值；0h(2)當計算以后的每一排彎起鋼筋時，取用前一排（對支座而言）彎起鋼筋彎起點處的剪力設計值。 5受彎構件斜截面受彎承載力計算第六節(jié)鋼筋混凝土結構構件正常使鋼筋混凝土結構構件正常使 用極限狀態(tài)驗算用極限狀態(tài)驗算 一一、正截面抗裂驗算正截面抗裂驗算(1)受彎構件(2)偏心受壓構件(3)軸心受拉構件(4)偏心受拉構件二二、鋼筋混凝土構件正截面裂縫寬度驗算鋼筋混凝土構件正截面裂縫寬度驗算1.最大裂縫寬度允許值2.最大裂縫寬度3.裂縫寬度計算中的受拉鋼筋應力(1)受彎構件(2)大偏心受壓構件(3)軸心受拉構件(4)偏心受拉構件（矩形截面）三三、受彎構件的撓度驗算受彎構件的撓度驗算1.剛

12、度和撓度允許值2.長期剛度 (1)對應于荷載效應的短期組合（并考慮部分荷載的長期作用的影響）時， (2)對應于荷載效應的長期組合時，3.短期剛度 (1)不出現(xiàn)裂縫的構件(2)出現(xiàn)裂縫的矩形、T形及工字形截面構件4.受彎構件的撓度計算第七節(jié)水工混凝土結構的設計構造水工混凝土結構的設計構造一一、一般構造規(guī)定一般構造規(guī)定1.永久縫和臨時縫2.混凝土保護層3.鋼筋的錨固4.鋼筋的接頭5.最小配筋率二二、結構構件的設計構造主要規(guī)定結構構件的設計構造主要規(guī)定 1.板hmm200hmm200mm1500mmh1500h2 . 0(1)鋼筋混凝土板中受力鋼筋的間距：當板厚 時，不應大于250mm；當時，不應大

13、于300mm；時，不應大于并不大于400mm。 當 (2)單向板中單位長度上的分布鋼筋截面面積不應小于單位長度上受力鋼筋截面面積的15（集中荷載時為25），且每米長度 內不少于3根，其直徑不宜小于5mm。(3)如板邊為部分嵌固，而在分析中沒有考慮這種嵌固的影響，則在板的頂部沿板邊需配置垂直板邊的鋼筋，其數量按承受跨中最大彎矩絕對值的1/4計算。鋼筋應從支座邊伸出至少為1/5跨度 的長度；若為單向板時，平行板跨方向的板邊，其頂部垂直板邊的鋼筋可按構造適當配置。(4)現(xiàn)澆板的受力鋼筋與梁的肋部平行時，應沿梁肋方向每米長度內配置不少于5根與梁肋垂直的構造鋼筋，其直徑不小于6mm，且單位長度內的總截面

14、面積不應小于板中單位長度內受力鋼筋截面面積的1/3，伸入板中的長度從肋邊算起每邊不小于板計算跨度asld(5)簡支板的下部縱向受力鋼筋伸入支座的長度不應小于5當采用焊接網配筋時，其末端至少應有一根橫向鋼筋配置在支座 邊緣內(圖2.6.2-2(a)。如不能符合上述要求時，應在受力鋼筋末端制成彎鉤(圖2.6.2-2(b)或加焊附加的橫向錨固鋼筋(圖2.6.2-2 (c)。；2.梁(1)梁的下部縱向鋼筋的凈距不應小于鋼筋直徑，上部縱向鋼筋的凈距不應小于1.5倍鋼筋直徑，同時均不小于30mm，也不應小于最大骨料粒徑的1.5倍。梁的下部縱向受力鋼筋不宜多于兩層，當兩層布置不開時，允許鋼筋成束布置，但每束

15、鋼筋以2根為宜；受力鋼筋多于兩層時，第三層及以上的鋼筋間距應增加一倍。 (2)簡支梁的下部受力鋼筋伸入支座內的錨固長度asl（圖2.6.2-3）應符合下列條件。(3)鋼筋混凝土梁中箍筋的配置應符合下列要求。dd(4)對于綁扎骨架的鋼筋混凝土梁，當設置彎起鋼筋時，彎起鋼筋的彎終點外應留有錨固長度，其長度在受拉區(qū)不應小于20，在受壓區(qū)不應小于10（圖2.6.2-4）。位于梁底層兩側的鋼筋不應彎起。對光面鋼筋，在末端尚應設置彎鉤 (5)當梁的跨度小于4m時，架立鋼筋的直徑不宜小于6mm；跨度 等于46m時，不宜小于8mm；跨度大于6m時，不宜小于10mm。 (6)當梁高超過700mm時，在梁的兩側沿

16、高度每隔300400mm， 應設置一根直徑不小于10mm的縱向構造鋼筋。兩側構造鋼筋之間 宜設置聯(lián)系拉筋，聯(lián)系拉筋直徑可取與箍筋相同，間距約500700mm。 (7)對于薄腹梁，應在下部1/2梁高的腹板內沿兩側配置縱向構造鋼筋，其直徑為1014mm，間距為100150mm，并按上稀下密的方式布置；在上部1/2梁高的腹板內沿兩側配置直徑不小于10mm的縱向構造鋼筋。3柱(1)鋼筋混凝土柱的縱向受力鋼筋應符合下列要求：(2)柱中箍筋應符合下列要求： 素混凝土結構構造鋼筋素混凝土結構構造鋼筋四四. .抗震設計的構造要求抗震設計的構造要求 1對于鋼筋混凝土框架及鉸接排架等類結構，當設計烈度為9度時，混

17、凝土強度等級不宜低于C30；當設計烈度為7度、8度時，不應低于C20?？v向受力鋼筋宜優(yōu)先選用較高質量的、級鋼筋；箍筋宜選用I、級鋼筋或LL550級冷軋帶肋鋼筋 2鋼筋混凝土框架結構按8度、9度設計烈度設防時，縱向受力鋼筋不宜采用余熱處理鋼筋。施工中縱向受力鋼筋的實測極限抗拉強度與實測屈服強度的比值不應小于1.25；屈服強度的實測值與標準值的比值，不應大于1.25（9度設防）或1.4（8度設防）。不宜以強度等級較高的鋼筋代替原設計中的縱向受力鋼筋，如需要代換時，應按照鋼筋受拉承載力設計值相等的原則進行代換。aElaldaaEll 3設計烈度為8度、9度時，縱向受拉鋼筋最小錨固長度應比2.5.1中

18、4所述的錨固長度 增加5；6度、7度時，4抗震設計時，構件節(jié)點的承載力不應低于其連接構件的承載力。5抗震設計時，預埋件的錨固鋼筋實配截面面積應比靜力計算時的所需截面面積增大25。第八節(jié) 水工混凝土結構的溫度作用水工混凝土結構的溫度作用 一一、設計范圍設計范圍 二二、分期考慮因素分期考慮因素1混凝土澆筑施工期：考慮混凝土澆筑溫度、水泥水化熱、調節(jié)結構溫度狀態(tài)的人工溫控措施、建筑物基底及相鄰部分的熱量傳導等。 2結構運用期：考慮外界氣溫、水溫、結構表面日照影響等。拱和框架等非大體積的超靜定鋼筋混凝土結構可只考慮運用期的 溫度作用。 三三、計算參數計算參數 四四 、大體積混凝土在溫度作用下的裂縫大體

19、積混凝土在溫度作用下的裂縫控制控制大體積混凝土結構的溫度場應采用包括不穩(wěn)定過程在內的熱傳導方程計算。 大體積混凝土結構在溫度作用下的應力宜根據徐變應力分析理論的有限單元法計算。彈性基礎上的混凝土結構，當基礎與結構的材料特性符合比例變形條件時，或剛性基礎上的混凝土結構，也可利用混凝土應力松弛系數進行徐變溫度應力計算。3對于允許出現(xiàn)裂縫的結構，當考慮溫度作用影響且不滿足抗裂要求時，應配置溫度鋼筋限制溫度裂縫擴展。五五、考慮溫度作用的鋼筋混凝土框架計算考慮溫度作用的鋼筋混凝土框架計算鋼筋混凝土框架計算時，應考慮框架封閉時的溫度與運用 期間可能遇到的最高或最低多年月平均溫度之間的均勻溫差。必 要時，考

20、慮結構在運用期間的內外溫差。 分析鋼筋混凝土框架在溫度作用下的內力時，桿件的剛度 應取用開裂后的實際剛度?？刹捎没炷灵_裂后剛度分段變化的非 線性分析方法或其他降低構件剛度的近似方法。 1對于鋼筋混凝土框架及鉸接排架等類結構，當設計烈度為9度時，混凝土強度等級不宜低于C30；當設計烈度為7度、8度時，不應低于C20?？v向受力鋼筋宜優(yōu)先選用較高質量的、級鋼筋；箍筋宜選用I、級鋼筋或LL550級冷軋帶肋鋼筋 2鋼筋混凝土框架結構按8度、9度設計烈度設防時，縱向受力鋼筋不宜采用余熱處理鋼筋。施工中縱向受力鋼筋的實測極限抗拉強度與實測屈服強度的比值不應小于1.25；屈服強度的實測值與標準值的比值，不應

21、大于1.25（9度設防）或1.4（8度設防）。不宜以強度等級較高的鋼筋代替原設計中的縱向受力鋼筋，如需要代換時，應按照鋼筋受拉承載力設計值相等的原則進行代換。aElaldaaEll 3設計烈度為8度、9度時，縱向受拉鋼筋最小錨固長度應比2.5.1中4所述的錨固長度 增加5；6度、7度時，4抗震設計時，構件節(jié)點的承載力不應低于其連接構件的承載力。5抗震設計時，預埋件的錨固鋼筋實配截面面積應比靜力計算時的所需截面面積增大25。水工鋼筋混凝土施工水工鋼筋混凝土施工第九節(jié)一一、混凝土配合比選擇混凝土配合比選擇 1. 為確?；炷临|量，工程所用混凝土的配合比必須通過試驗確定。 2. 對于大體積建筑物的內

22、部混凝土，其膠凝材料用量不宜低于140kg/m3。 3. 混凝土的水灰比，應根據設計對混凝土性能的要求，由試驗室通過試驗確定，并不應超過表2.9.1-1的規(guī)定 。 4. 粗骨料級配及砂率的選擇，應考慮骨料生產的平衡、混凝土 和易性及最小單位用水量等要求，綜合分析確定。 5. 混凝土的坍落度，應根據建筑物的性質、鋼筋含量、混凝土 的運輸、澆筑方法和氣候條件決定，盡可能采用小的坍落度?；炷?土在澆筑地點的坍落度可參照表2.9.1-2的規(guī)定。 二二 、混凝土拌和混凝土拌和 1. 拌制混凝土時，必須嚴格按照試驗室簽發(fā)的混凝土配料單進行 配料，嚴禁擅自更改。 2. 施工前，應結合工程的混凝土配合比情況，

23、檢驗拌和設備的性 能，如發(fā)現(xiàn)不相適應時，應適當調整混凝土的配合比；有條件時， 也可調整拌和設備的速度及葉片結構等。 3. 在混凝土拌和過程中，應根據氣候條件定時地測定砂、石骨 料的含水量（尤其是砂子的含水量）；在降雨的情況下，應相應地 增加測定次數，以便隨時調整混凝土的加水量。 4. 在混凝土拌和過程中，應采取措施保持砂、石、骨料含水率 穩(wěn)定，砂子含水率應控制在6%以內。 5. 摻有摻合料（如粉煤灰等）的混凝土進行拌和時，摻合料可 以濕摻也可以干摻，但應保證摻和均勻。 6. 如使用外加劑，應將外加劑溶液均勻配入拌和用水中。外加 劑中的水量，應包括在拌和用水量之內。 三三 、混凝土運輸混凝土運輸

24、 1. 選擇的混凝土運輸設備和運輸能力，應與拌和、澆筑能力、倉面具體情況及鋼筋、模板吊運的需要相適應，以保證混凝土運輸的質量，充分發(fā)揮設備效率。 2. 所用的運輸設備，應使混凝土在運輸過程中不致發(fā)生分離、漏漿、嚴重泌水及過多溫度回升和降低坍落度等現(xiàn)象。3. 同時運輸兩種以上強度等級、級配或其他特征不同的混凝土時，應在運輸設備上設置標志，以免混淆。 4. 混凝土在運輸過程中，應盡量縮短運輸時間及減少轉運次數。摻普通減水劑的混凝土運輸時間，不宜超過表2.9.3-1的規(guī)定。因故停歇過久，混凝土產生初凝時，應作廢料處理。在任何情況下，嚴禁中途加水后運入倉內。5. 混凝土運輸工具及澆筑地點，必要時應有遮

25、蓋或保溫設施，以避免因日曬、雨淋、受凍而影響混凝土的質量。6. 對大體積水工混凝土應優(yōu)先采用吊罐直接入倉的運輸方式。當采用其他運輸設備時，應采取措施避免砂漿損失和混凝土分離。7. 不論采用何種運輸設備，混凝土自由下落高度以不大于2m為宜，超過此界限時應采取緩降措施。8. 用皮帶機運輸混凝土時，應遵守下列規(guī)定：9. 用自卸汽車、側翻車、料罐車、攪拌車運輸混凝土時，應遵守下列規(guī)定： 10. 用混凝土泵運輸混凝土時，應遵守下列規(guī)定： 11. 用溜筒、溜槽運輸混凝土時，應遵守下列規(guī)定：四四、 混凝土澆筑混凝土澆筑1. 普通混凝土和鋼筋混凝土澆筑五五 、混凝土養(yǎng)護混凝土養(yǎng)護1. 混凝土澆筑完畢后，應及時

26、灑水養(yǎng)護，以保持混凝土表面經常濕潤。低流態(tài)混凝土澆筑完畢后，應加強養(yǎng)護，并延長養(yǎng)護時間。2. 混凝土表面的養(yǎng)護3. 養(yǎng)護方法和適用條件4. 混凝土養(yǎng)護時間，根據所用水泥品種而定，但不應少于表2.9.5-2的數值。重要部位和利用后期強度的混凝土，以及在干燥、炎熱氣候條件下，應延長養(yǎng)護時間（至少養(yǎng)護28天）。六六、高溫季節(jié)混凝土施工高溫季節(jié)混凝土施工 1.應嚴格控制混凝土澆筑溫度，混凝土最高澆筑溫度不得超過28?；炷磷罡邼仓囟葢显O計規(guī)定。當設計文件未明確混凝土最高澆筑溫度時，則施工單位應根據設計規(guī)定的混凝土允許最高溫度計算最高澆筑溫度。混凝土的澆筑溫度系指混凝土經過平倉振搗后，覆蓋上層澆筑前，在510cm深處的溫度。2. 混凝土澆筑的分段、分縫、分塊高度及澆筑間歇時間等，均應符合設計規(guī)定。3. 在施工過程中，各壩塊盡量均勻上升，相鄰壩塊的高差不宜超過1012m。如因施工特殊需要，并有專門論證，經設計、監(jiān)理同意，可適當放寬高差限制。 4. 為了防止裂縫，必須從結構設計、溫度控制、原材料選擇、配合比優(yōu)化、施工安排、施工質量、混凝土的表面保護和養(yǎng)護等方面采取綜合措施。 5. 為提高混凝土的抗裂能力，必須改進混凝土的施工工藝?；炷恋馁|量除應滿足強度保證率的要求外，還應在均勻性方面符合有關規(guī)范中的標準。 6. 為