最新《标准规范》JTS 151-2011 水运工程混凝土结构设计规范.pdf
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1、JTS 中华人民共和国行业标准JTS 151-2011 水运工程混凝土结构设计规范Design Code for Concrete S tructures of Port and Waterway Engineering 2011-08-29发布2012-01-01实施中华人民共和国交通运输部发布w w w.w e b o o s.c o m中华人民共和国行业标准水运工程混凝土结构设计规范JTS 151-2011 主编单位: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实施日期:2012年1月1日a民il也雌性2011.北京w w w.w e b o o s.c o m关于发布水
2、运工程混凝土结构设计规范(JTS 151-2011)的公告2011年第51号现发布水运工程混凝土结构设计规范(以下简称规范L本规范为强制性行业标准,编号为JTS151-2011,自2012年1月1日起施行。港口工程混凝土结构设计规范(JTJ 267-98)同时废止。本规范第3.1.3条、第3.2.1条、第3.2.3条、第8.14.2条和第8.14.6条中的黑体字部分为强制性条文,必须严格执行。本规范由交通运输部组织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,由人民交通出版社发版发行。特此公告。中华人民共和国交通运输部二0一一年八月二十九日w w w.w e b
3、o o s.c o m修订说明修订说明本规范是在港口工程混凝土结构设计规范(JTJ 267-98)的基础上,通过深入调查分析和专题研究,总结和吸纳了我国近年来水运工程混凝土结构设计的实践经验,经广泛征求有关单位和专家意见,并结合我国水运工程建设的现状和发展需要编制而成。主要内容包括材料、承载能力极限状态计算、正常使用极限状态验算、构造和构件等技术内容。本规范的主编单位为中交水运规划设计院有限公司,参加单位为中交第一航务工程勘察设计院有限公司、中交第二航务工程勘察设计院有限公司、中交第兰航务工程勘察设计院有限公司、大连理工大学和河海大学。港口工程混凝土结构设计规范(JTJ 267-98)自发布实
4、施以来,为提高我国水运工程混凝土结构设计质量,保证结构的安全性、适用性和耐久性发挥了重要作用O随着水运工程建设技术不断进步,大量新技术、新工艺和新材料在混凝土结构中广泛应用于工程实践,混凝土结构设计水平不断提高,港口工程混凝土结构设计规范(JTJ 267-98)已不能很好地适应我国水运工程建设的发展需要。为此,交通运输部水运局组织中交水运规划设计院有限公司等单位对港口工程混凝土结构设计规范(JTJ 267-98)进行修订,补充了修造船厂水工建筑物等设计内容,编制了水运工程混凝土结构设计规范。本规范第3.1.3条、第3.2.1条、第3.2.3条、第8.14.2条和第8.14.6条中的黑体字部分为
5、强制性条文,必须严格执行。本规范共分8章6个附录,并附条文说明。本规范编写人员分工如下:1 总则:胡家顺杨国平2术语:贡金鑫胡家顺3基本规定:胡家顺杨国平刘连生李元青4材料:胡家顺李元青杨国平5承载能力极限状态计算:李元青杨国平刘连生胡家顺刘彦忠罗年生陈浩群6正常使用极限状态验算:杨国平李元青胡家顺贡金鑫刘彦忠罗年生陈浩群7构造:胡家顺杨国平刘连生马德堂李元青刘彦忠罗年生陈浩群8构件:陈浩群罗年生李元青刘彦忠何良德杨国平刘连生杨琳马德堂附录A-附录E:贡金鑫马德堂附录F:胡家顺w w w.w e b o o s.c o m水运工程混凝土结构设计规范(JTS151-2011)本规范于2010年3
6、月10日通过部审,于2011年8月29日发布,自2012年1月1日起实施。本规范由交通运输部水运局负责管理和解释。请各有关单位在执行过程中,将发现的问题和意见及时函告交通运输部水运局(地址:北京市建国门内大街口号,交通运输部水运局技术管理处,邮政编码:100736)和本规范管理组(地址:北京市东城区国子监街28号,中交水运规划设计院有限公司,邮政编码:100007),以便再修订时参考。2 w w w.w e b o o s.c o m目次目次1 总则.(1)2 术语(2)3 基本规定(到3.1 一般规定(约3.2 承载能力极限状态计算规定(约3.3 正常使用极限状态验算规定(到3.4 耐久性规
7、定(7)4 材料.(10)4.1 混凝土(10)4.2 钢筋.(10)5 承载能力极限状态计算.(15)5.1 正截面承载力计算的一般规定.(15)5.2 正截面受弯承载力计算(17)5.3 正截面受压承载力计算.(21)5.4 正截面受拉承载力计算(32)5.5 斜截面承载力计算.(34)5.6 扭曲截面承载力计算.(41)5.7 受冲切承载力计算(49)5.8 局部受压承载力计算.(53)6 正常使用极限状态验算.(56)6.1 一般规定.(56)6.2 钢筋预应力损失计算.(60)6.3 抗裂验算(63)6.4 裂缝宽度验算(68)6.5 受弯构件挠度验算(72)7 构造.(74)7.1
8、 伸缩缝.(74)7.2 保护层口的7.3 钢筋的锚固.(75)7.4 钢筋的连接.(77)7.5 纵向受力钢筋最小配筋率.(78)7.6 预应力混凝土构件的构造.(79)w w w.w e b o o s.c o m水运工程混凝土结构设计规范(JTS151-2011)?句,由AUA寸,30OAJ瓦U寸,OOQOOYAU-J,3,3叮IQOOOOY-丐】乓Jloo-8899990000000111111111222223 组理管nH ZA1 口贝人量校质总盼川人四川失uu草啤费医即.开要目算应H主如计预UEM陪力的纠MM载形失时算UUJ承束损材牛计积面用力明差.剧件面截常应说位牛配构面正筋预语
9、单阳接词构筋截件钢的用编忡连环结钢和构力关词主单川穿阳续中川件吊土定件件压宣公面应相用范名式弯川川口连形构、凝规构构受构的截预间范规员合受架箱壁刊筒圆坞制孔混般压弯部部筋意张时规本人明.板梁柱叠深衍沉扶地圆半船预吊素一受受局局钢任后与本日咱口HE-、,附123456789口口UMA12345BCDEF说条88880队888888otaa录AAAAA录录录录录加8附附附附附附附附2 w w w.w e b o o s.c o m1总则1总则1.0.1 为统一水运工程混凝土结构设计技术要求,做到技术先进、经济合理、安全可靠、耐久适用,制定本规范。1.0.2 本规范适用于水运工程水工建筑物钢筋混凝土
10、、预应力混凝土和素混凝土结构的设计,不适用于轻骨料混凝土、其他特种混凝土结构和通航建筑物混凝土结构的设计。1.o.3 水运工程混凝土结构设计除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。w w w.w e b o o s.c o m71运程混凝土结构设计规范(JTS151-2011)2术语2.0.1 混凝土结构concrete structure 以混凝土为主要承载材料制成的结构,包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。2.0.2 素混凝土结构plain concrete structure 无筋或不配置受力钢筋的混凝土结构O2.0.3 钢筋混凝土结构reinforce
11、d concrete structure 配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土结构。2.0.4 预应力混凝土结构prestressed concrete stn川ure配置预应力筋,通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。2.0.5 先张法预应力混凝土结构pretensioned prestressed concrete structure 张拉预应力筋后浇筑混凝土通过粘结力传递而建立预加应力的混凝土结构。2.0.6 后张法预应力混凝土结构post-tensioned prestressed concrete structure 混凝土达到规定强度后,通过张拉预应力筋并在结构上锚因
12、而建立预加应力的混凝土结构。2.0.7 装配整体式混凝土结构assembled monolithic concrete structure 由预制混凝土构件或部件通过钢筋、连接件连接并现场浇筑混凝土而形成整体的结构。2.0.8 深受弯构件deep flexural member 跨高比小于5的受弯构件。2.0.9 深梁deep beam 跨高比不大于2的单跨梁和跨高比不大于2.5的多跨连续梁。2.0.10 普通钢筋ordinary steel bar 用于混凝土结构构件中的各种非预应力钢筋的总称。2.0.11 预应力筋prestressing tendon 用于混凝土结构构件中施加预应力的钢筋
13、、钢丝和钢绞线的总称。2 w w w.w e b o o s.c o m3基本规定3基本规定3.1一般规定3.1.1 水运工程混凝土结构宜采用以概率理论为基础,以分项系数表达的极限状态设计方法;有条件时可直接采用可靠指标计算的方法。3.1.2 水运工程混凝土结构设计的极限状态应分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。3.1.3 结构构件应根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求,分别进行下列计算和验算:(1)对所有结构构件均进行承载能力计算;对有抗震设防要求的结构进行结构构件抗震的承载能力计算;(2)对使用上需要控制变形值的结构构件进行变形验算;(3)对使用上要求不出现裂缝的构件进行混凝土
14、拉应力验算;对使用上允许出现裂缝的构件进行裂缝宽度验算O3.1.4 水运工程混凝土结构构件的设计状况宜分为持久状况、短暂状况、地震状况和偶然状况,并应符合下列规定。3.1.4.1 结构及结构构件的承载力计算,均应采用荷载设计值;变形、抗裂及裂缝宽度验算,均应采用相应的荷载代表值;直接承受流动机械荷载的结构构件,在计算承载力及验算抗裂时,应考虑荷载的动力效应。3.1.4.2 预制构件应按制作、运输及安装时相应的荷载代表值进行施工阶段的验算。预制构件吊装的验算,应考虑构件的动力效应,可采用构件自重乘以动力系数的方法。必要时,现浇结构应进行施工阶段的验算。3.1.4.3 当结构构件进行抗震设计时,地
15、震作用及其他荷载代表值均应执行现行行业标准水运工程抗震设计规范(J225)的规定。3.1.4.4 当有特殊要求进行偶然状况设计时,偶然作用及其他荷载代表值应按现行国家标准港口工程结构可靠性设计统一标准(GB 50158)中的原则论证确定。3.1.5 钢筋混凝土及预应力混凝土结构构件受力钢筋的配筋率应符合本规范中有关最小配筋率的规定O3.1.6 素混凝土结构构件应按附录A的规定进行计算。3.1.7 受温度或湿度变化作用的建筑物,宜在构造和施工工艺上采取防止发生温度和收缩裂缝的措施。温度、湿度的变化对建筑物有较大影响时,应进行相应计算分析。3.2 承载能力极限状态计算规定3.2.1 根据结构破坏后
16、果的严重程度,水运工程混凝土结构应划分为三个安全等级,设w w w.w e b o o s.c o m71运工程混凝土结构设计规范(JTS151-2011)计时应根据具体情况按照表3.2.1的规定选用相应的安全等级。安全等级一级二级三级结构的安全等级表3.2.1破坏后果建筑物类型很严重有特殊安全要求的结构严重一般水运工程结构不严重临时性水运工程结构3.2.2 水运工程建筑物中各类混凝土结构构件的安全等级,宜与整个结构的安全等级相同,其中部分结构构件的重要性系数可根据其重要程度适当调整O3.2.3 结构构件承载能力极限状态设计应采用下列设计表达式:05dR(3.2.3-1)R=R(王,兀,向)(
17、3.2.3-2)式中。一-重要性系数,安全等级为一级的结构构件取1.1,安全等级为二级的结构构件取1.0,安全等级为三级的结构构件取0.9;5d一一承载能力极限状态的作用效应组合的设计值,按现行国家标准港口工程结构可靠性设计统标准)(GB 50158)和现行行业标准水运工程抗震设计规范(JTJ 225)的规定进行计算;R一一结构构件的承载力设计值;R()一一结构构件的承载力函数;fcJ:一一-混凝土、钢筋的强度设计值;d一一几何量的设计值O3.2.4 式(3.2.3-1)中的05d,在本规范各章中应用N、M、V、T等内力设计值表示;对预应力混凝土结构,尚应考虑预应力效应。3.2.5 当作用效应
18、与作用按线性关系考虑时,持久组合的效应设计值可按下式计算:Sd=U(3.2.5)式中S乌d一作用组合的效应设计值配;c一-第i个永久作用的分项系数;5c沾一第i个永久作用标准值的效应;p一一预应力的分项系数;5p一一预应力作用有关代表值的效应;QI、Qj一一分别为主导可变作用和第j个可变作用的分项系数;5Qlk,5Qjk一一分别为主导可变作用和第j个可变作用标准值的效应;q一一可变作用的组合系数,可取0.7,对有界作用且经常以界值出现时,可取1.00 3.2.6 当作用效应与作用按线性关系考虑时,短暂组合的效应设计值可按下式计算:Sd=LU 式中S乌d一一作用组合的效应设计值;G一第i个永久作
19、用的分项系数;5Cik一一第i个永久作用标准值的效应;p一一预应力的分项系数;4(3.2.6)w w w.w e b o o s.c o mSp一一预应力作用有关代表值的效应;-一一第j个可变作用的分项系数;SQjk一一一第j个可变作用标准值的效应。3.2.7 作用分项系数可按表3.2.7取值。作用分项系数荷载名称分项系数荷载名称永久荷载(不包括土压力、静水压力)1.2 铁路荷载五金钢铁荷载1.5 汽车荷载散货荷载1.5 缆车荷载起重机械荷载1.5 船舶系缆力船舶撞击力1.5 船舶挤靠力水流力1.5 运输机械荷载冰荷载1.5!又L荷载波浪力(构件计算)1.5 人群荷载一般件杂货、集装箱荷载1.
20、4 土压力液体管道(含推力)荷载1.4 剩余水压力一一L一一一注:当永久荷载对结构承载力起有利作用时,分项系数的取值不应大于1.0;结构自重、同定设备重力、土重等为主时,分项系数应增大为不小于1.3;短暂组合时,作用的分项系数可按表中数值减0.1取用。3基本规定表3.2.7分项系数1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.35 1.05 3.2.8 对承载能力极限状态计算,当预应力效应对结构有利时预应力分项系数应取1.0,不利时应取1.20对正常使用极限状态验算,预应力分项系数应取1.0。3.3 正常使用极限状态验算规定3.3.1 正常使用极限状态设计表达式应符合下式
21、规定:Sd三C式中Sd一一一作用组合的效应设计值;(3.3.1)C一一结构构件达到正常使用要求所规定的变形、裂缝宽度或应力等的限值。3.3.2 混凝土构件的挠度应不影响结构的使用功能和外观要求,其计算值不应超过表3.3.2规定的限值。构件种类刀注:l。一一计算跨度;轨道梁lo/800 最大挠度限值J一般梁lo/600 短暂状况的正常使用极限状态对挠度有要求时,应根据具体情况确定;对悬臂构件的挠度限值,其计算跨度L按实际悬臂长度的2倍取用。表3.3.2板lo/300 3.3.3 结构构件设计的裂缝控制等级应根据使用要求划分为3级,并应符合下列规定。5 w w w.w e b o o s.c o
22、m7.K运工程混凝土结构设计规范(JTS151-2011)3.3.3.1 严格要求不出现裂缝的构件,裂缝控制等级应按一级,按标准组合进行计算时,构件受拉边缘混凝士不应产生拉应力O3.3.3.2 一般要求不出现裂缝的构件,裂缝控制等级应按二级,按准永久组合进行计算时,构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力;按标准组合计算时,构件受拉边缘混凝土允许产生拉应力,但拉应力应满足下式要求:t ct y.ftk 式中t一一构件受拉边缘混凝土拉应力;ct一一混凝土拉应力限制系数;-一受拉区混凝土塑性影响系数;.ftk一一混凝土抗拉强度标准值O(3.3.3)3.3.3.3 允许出现裂缝的构件,裂缝控制等级应按三级,
23、按准永久组合进行裂缝宽度计算,其最大宽度不应超过规定的限值。施工期有必要计算裂缝宽度时,裂缝宽度不宜超过规定的限值。3.3.4 裂缝控制等级、混凝土拉应力限制系数和最大裂缝宽度限值,应根据结构的工作条件和钢筋种类按表3.3.4采用。混凝土拉应力限制系数ct和最大裂缝宽度限值Wmax 表3.3.4淡水港海水港构件类别钢筋种类水上区水位变动区水下区大气区浪溅区水位变动区水下区裂缝控制等级一一钢筋混凝土结构Wm J(mm)0.25 0.25 0.40 0.20 0.20 0.25 0.30 冷拉HRB400裂缝控制等级级钢筋 0.5 0.5 0.8 0.5 0.3 0.5 0.8 预应力j昆凝土结构
24、钢丝、钢绞线、裂缝控制等级螺纹钢筋 0.3 0.3 0.5 0.3 0.0 0.3 0.5 注:受冻融作用的海水环境结构的水位变动区按浪溅区规定采用O3.3.5 对持久状况的正常使用极限状态,根据不同的设计要求,应选用标准组合、频遇组合或准永久组合进行设计,并应符合下列规定。3.3.5.1 当作用效应与作用按线性关系考虑时,标准组合的效应设计值可按下式计算:5d=二15 6 t k+S P+S 1 AkL+飞j二兰l轨A3.3.5.2 当作用效应与作用按线性关系考虑时,频遇组合的效应设计值可按下式计算:5d=三15句+5p+功fSQlk+三lA片(3.3.5-2)3.3.5.3 当作用效应与作
25、用按线性关系考虑时,准永久组合的效应设计值可按下式计算:5唁lSGzk+Sp+jLAJK(3.3.5-3)6 w w w.w e b o o s.c o m式中5d一一作用组合的效应设计值;5c劫一一第i个永久作用标准值的效应;5p一一预应力作用有关代表值的效应;5Qlk、5Qjk-一分别为主导可变作用和第j个可变作用标准值的效应;3基本规定h、冉、冉一一可变作用的组合系数、频遇值系数和准永久值系数,可分别取0.7、0.7和0.6。对经常以界值出现的有界作用,组合系数和准永久值系数可取1.00 3.3.6 短暂状况需要考虑正常使用极限状态且作用效应与作用按线性关系考虑,作用组合的效应设计值可按
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