跳转至

JTS 151-2011

水运工程混凝土结构设计规范

Design Code for Concrete Structures 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

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

2011·北京

关于发布《水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》)。本《规范》为强制性行业标准，编号为 JTS 151—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

二〇一一年八月二十九日

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、中交第三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。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

本规范于2010年3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11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。

目 次

1 总则 ..... (1)
2 术语 ..... (2)
3 基本规定 ..... (3)
3.1 一般规定 ..... (3)
3.2 承载能力极限状态计算规定 ..... (3)
3.3 正常使用极限状态验算规定 ..... (5)
3.4 耐久性规定 ..... (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 伸缩缝 ..... (74)
7.2 保护层 ..... (74)
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)

8 构件 ..... (82)
8.1 板 ..... (82)
8.2 梁 ..... (90)
8.3 柱 ..... (94)
8.4 叠合式受弯构件 ..... (95)
8.5 深受弯构件 ..... (98)
8.6 桁架 ..... (104)
8.7 沉箱 ..... (105)
8.8 扶壁 ..... (106)
8.9 地下连续墙 ..... (107)
8.10 圆筒 ..... (108)
8.11 半圆形构件 ..... (108)
8.12 船坞 ..... (109)
8.13 预制构件连接 ..... (110)
8.14 吊孔、吊环与埋设件 ..... (111)
附录 A 素混凝土结构构件计算 ..... (115)
A.1 一般规定 ..... (115)
A.2 受压构件 ..... (115)
A.3 受弯构件 ..... (117)
A.4 局部受压 ..... (118)
A.5 局部构造钢筋 ..... (118)
附录 B 钢筋的公称截面面积、计算截面面积和理论质量 ..... (119)
附录 C 任意截面构件正截面承载力计算 ..... (121)
附录 D 后张预应力钢筋常用束形的预应力损失 ..... (123)
附录 E 与时间相关的预应力损失 ..... (125)
附录 F 本规范用词用语说明 ..... (127)
附加说明 本规范主编单位、参加单位、主要起草人、总校人员和管理组
人员名单 ..... (128)
附 条文说明 ..... (131)

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、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。

1.0.3 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。

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。

2.0.3 钢筋混凝土结构 reinforced 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 structure

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 structur

混凝土达到规定强度后,通过张拉预应力筋并在结构上锚固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、钢丝和钢绞线的总称。

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。

3.1.4 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》(JTJ 225)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。

3.1.6 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

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。

结构的安全等级 表 3.2.1
安全等级破坏后果建筑物类型
一级很严重有特殊安全要求的结构
二级严重一般水运工程结构
三级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。

3.2.3 结构构件承载能力极限状态设计应采用下列设计表达式：

\[ \gamma_{0}S_{d}\leqslant R \qquad{\color{white}(3.2.3-1)}R=R(f_{c},f_{s},a_{d}\cdots) \qquad{\color{white}(3.2.3-2)} \]

式中 \(\gamma_{0}\)——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;

\(S_{d}\)——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一标准》(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;

\(R\)——结构构件的承载力设计值；

\(R(\cdot)\)——结构构件的承载力函数；

\(f_{c}\), \(f_{s}\)——混凝土、钢筋的强度设计值；

\(a_{d}\)——几何量的设计值。

3.2.4 式(3.2.3-1)中的 $ \gamma_{0}S_{d} $，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：

\[S_{d}=\sum_{i\geq1}\gamma_{G_{i}}S_{G_{i k}}+\gamma_{P}S_{P}+\gamma_{Q_{1}}S_{Q_{1k}}+\sum_{j>1}\gamma_{Q_{j}}\psi_{c j}S_{Q_{j k}} \tag{3.2.5}\]

式中 \(S_{d}\)——作用组合的效应设计值；

\(\gamma_{G_{i}}\)——第i个永久作用的分项系数；

\(S_{G_{ik}}\)——第 i 个永久作用标准值的效应；

\(\gamma_{P}\)——预应力的分项系数；

\(S_{P}\)——预应力作用有关代表值的效应；

\(\gamma_{Q_{1}},\gamma_{Q_{2}}\)——分别为主导可变作用和第j个可变作用的分项系数；

\(S_{Q_{1k}}, S_{Q_{jk}}\)——分别为主导可变作用和第 j 个可变作用标准值的效应；

——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 1.0。

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：

\[S_{d}=\sum_{i\geqslant1}\gamma_{G_{i}}S_{G_{ik}}+\gamma_{P}S_{P}+\sum_{j\geqslant1}\gamma_{Q_{j}}S_{Q_{jk}} \tag{3.2.6}\]

式中 \(S_{d}\)——作用组合的效应设计值；

\(\gamma_{G_{i}}\)——第 i 个永久作用的分项系数；

\(S_{G_{ik}}\)——第 i 个永久作用标准值的效应；

\(\gamma_{P}\)——预应力的分项系数；

\(S_{p}\)—— 预应力作用有关代表值的效应；

\(\gamma_{Q_{i}}\)——第j个可变作用的分项系数；

\(S_{Q_{jk}}\)——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
表 3.2.7
荷载名称分项系数荷载名称分项系数
永久荷载(不包括土压力、静水压力)1.2铁路荷载1.4
五金钢铁荷载1.5汽车荷载1.4
散货荷载1.5缆车荷载1.4
起重机械荷载1.5船舶系缆力1.4
船舶撞击力1.5船舶挤靠力1.4
水流力1.5运输机械荷载1.4
冰荷载1.5风荷载1.4
波浪力(构件计算)1.5人群荷载1.4
一般件杂货、集装箱荷载1.4土压力1.35
液体管道(含推力)荷载1.4剩余水压力1.05

注：①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；

②结构自重、固定设备重力、土重等为主时，分项系数应增大为不小于1.3；

③短暂组合时，作用的分项系数可按表中数值减0.1取用。

3.2.8 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1.2。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规定：

\[S_{d}\leqslant C \tag{3.3.1}\]

式中 \(S_{d}\)——作用组合的效应设计值；

\(C\)——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。

最大挠度限值 [f]
表 3.3.2
构件种类轨道梁一般梁板
[f]l0/800l0/600l0/300

注：① \(l_{0}\)——计算跨度；

②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；

③对悬臂构件的挠度限值，其计算跨度 $ l_{0} $按实际悬臂长度的2倍取用。

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。

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，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。

3.3.3.2 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：

\[\sigma_{t}\leqslant\alpha_{ct}\gamma f_{tk} \tag{3.3.3}\]

式中 \(\sigma_{t}\)——构件受拉边缘混凝土拉应力；

\(\alpha_{ct}\)——混凝土拉应力限制系数；

\(\gamma\)——受拉区混凝土塑性影响系数；

\(f_{tk}\)——混凝土抗拉强度标准值。

3.3.3.3 允许出现裂缝的构件，裂缝控制等级应按三级，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 αct 和最大裂缝宽度限值 [W\max]
表 3.3.4
构件类别钢筋种类淡水港海水港
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
钢筋混凝土结构—裂缝控制等级三三三三三三三
[Wₘₐₓ](mm)0.250.250.400.200.200.250.30
预应力混凝土结构冷拉 HRB400裂缝控制等级二二二二二二二
级钢筋 αct 0.50.50.80.50.30.50.8
钢丝、钢绞线、裂缝控制等级二二二二—二二
螺纹钢筋 αct 0.30.30.50.30.00.30.5

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。

3.3.5 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:

\[S_{d}=\sum_{i\geq1}S_{G_{ik}}+S_{P}+S_{Q_{1k}}+\sum_{j>1}\psi_{cj}S_{Q_{jk}} \tag{3.3.5-1}\]

3.3.5.2 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:

\[S_{d}=\sum_{i\geqslant1}S_{G_{ik}}+S_{P}+\psi_{f}S_{Q_{1k}}+\sum_{j>1}\psi_{qj}S_{Q_{jk}} \tag{3.3.5-2}\]

3.3.5.3 当作用效应与作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:

\[S_{d}=\sum_{i\geqslant1}S_{G_{ik}}+S_{P}+\sum_{j\geqslant1}\psi_{qj}S_{Q_{jk}} \tag{3.3.5-3}\]

式中 \(S_{d}\)——作用组合的效应设计值；

\(S_{G_{ik}}\)——第 i 个永久作用标准值的效应；

\(S_{p}\)——预应力作用有关代表值的效应；

\(S_{Q_{1k}}, S_{Q_{jk}}\)——分别为主导可变作用和第j个可变作用标准值的效应；

\(\psi_{cj}, \psi_{f}, \psi_{qj}\)——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1.0。

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下式计算:

\[S_{d}=\sum_{i\geqslant1}S_{G_{ik}}+S_{P}+\sum_{j\geqslant1}S_{Q_{jk}} \tag{3.3.6}\]

式中 \(S_{d}\)——作用组合的效应设计值；

\(S_{G_{k}}\)——第 i 个永久作用标准值的效应；

\(S_{p}\)——预应力作用有关代表性的效应；

\(S_{Q_{jk}}\)——第j个可变作用标准值的效应。

3.4 耐久性规定

3.4.1 永久性水运工程混凝土结构应按结构所处的环境条件和设计使用年限进行相应的耐久性设计。

3.4.2 水运工程中混凝土部位可按表 3.4.2-1 和表 3.4.2-2 的规定划分。

海水环境混凝土部位划分
表 3.4.2-1
掩护条件划分类别大气区浪溅区水位变动区水下区
有掩护按港工设计水位设计高水位加1.5m以上大气区下界至设计高水位减1.0m之间浪溅区下界至设计低水位减1.0m之间水位变动区下界至泥面
无掩护按港工设计水位设计高水位加 (η₀+1.0m) 以上大气区下界至设计高水位减 η₀ 之间浪溅区下界至设计低水位减1.0m之间水位变动区下界至泥面
按天文潮位最高天文潮位加0.7倍百年一遇有效波高 H1/3 以上大气区下界至最高天文潮汐减百年一遇有效波高 H1/3 之间浪溅区下界至最低天文潮位减0.2倍百年一遇有效波高 H1/3 之间水位变动区下界至泥面

注：① $ \eta_{0} $ 值为设计高水位时的重现期 50 年 \(H\_\{1\\%\}\) （波列累积频率为 1% 的波高）波峰面高度；

②当浪溅区上界计算值低于码头面高程时，应取码头面高程为浪溅区上界；

淡水环境混凝土部位划分
表 3.4.2-2
水上区水下区水位变动区
设计高水位以上设计低水位以下水上区和水下区之间

注：①水上区也可按历年来平均最高水位以上划分；

②库区工程分为水上区和水下区，以设计低水位作为分界。

3 基于耐久性要求的混凝土最低强度等级应满足表 3.4.3 的规定。

基于耐久性要求的混凝土最低强度等级
表 3.4.3
所在部位海水环境淡水环境
钢筋混凝土素混凝土钢筋混凝土素混凝土
大气区C30C20C25C20
浪溅区C40C25——
水位变动区C35C25C25C20
水下区C30C25C25C20

注：有抗冲耐磨要求的部位，应专门研究确定，且混凝土强度等级不应低于 C30。

3.4.4 按结构所处环境条件，钢筋混凝土和预应力混凝土结构的混凝土最大水胶比、最小胶凝材料用量，应符合现行行业标准《水运工程混凝土质量控制标准》(JTJ 269)的规定。

3.4.5 混凝土中最大氯离子含量不宜超过表 3.4.5 规定的限值；最大碱含量不宜超过 $ 3.0 \, kg/m^{3} $。

混凝土中最大氯离子含量限值（%）
表 3.4.5
环境条件预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土
海水环境0.060.101.30
淡水环境0.060.301.30

注：①氯离子含量指水溶性氯离子占胶凝材料的质量百分比；

②碱含量为可溶性碱在混凝土原材料中以 $ Na_{2}O $ 当量计的含量。

3.4.6 混凝土抗冻等级按 28d 龄期的试件用快冻试验方法测定时，应分为 F350、F300、F250、F200、F150 和 F100 等 6 级。水位变动区有抗冻要求的混凝土抗冻等级的选用，应符合表 3.4.6 的规定。浪溅区范围内的下部 1m 应按水位变动区选择抗冻等级。码头面层混凝土可选用比同一地区水位变动区低 2~3 级的抗冻等级。

混凝土抗冻等级选用标准
表 3.4.6
海水环境淡水环境
建筑物所在地区钢筋混凝土素混凝土钢筋混凝土素混凝土
严重受冻地区(最冷月平均气温低于-8℃)F350F300F250F200
受冻地区(最冷月平均气温在-4℃～-8℃之间)F300F250F200F150
微冻地区(最冷月平均气温在0℃～-4℃之间)F250F200F150F100

注：开敞式码头和防波堤等建筑物混凝土，宜选用比同一地区高1等级的抗冻等级或采用其他措施。

3.4.7 有抗渗性要求的结构的混凝土抗渗等级应根据所承受的水头、水力梯度、水质条件和渗透水的危害程度等因素确定，且不得低于表3.4.7的规定值。

混凝土抗渗等级选用标准
表 3.4.7
最大作用水头与混凝土壁厚之比< 55～1010～1515～20> 20
抗渗等级P4P6P8P10P12

3.4.8 海水环境结构的混凝土抗氯离子渗透性指标宜符合表 3.4.8 的规定。当不能满足时，可采取混凝土表面涂层和防腐蚀面层、涂层钢筋、钢筋阻锈剂或阴极保护等措施。

混凝土抗氯离子渗透性限值(C)
表 3.4.8
环境条件钢筋混凝土预应力混凝土
北方南方北方南方
大气区 ≤ 2000 ≤ 2000 ≤ 2000 ≤ 1500
浪溅区 ≤ 1500 ≤ 1500 ≤ 1000 ≤ 1000
水位变动区 ≤ 2000 ≤ 2000 ≤ 1500 ≤ 1500

注：试验用的混凝土试件应在标准条件下养护28d，试验应在35d内完成，对掺加粉煤灰或磨细粒化高炉矿渣的混凝土，可按90d龄期结果评定。

3.4.9 对处于海水环境水位变动区、浪溅区和大气区的混凝土构件宜采用高性能混凝土，也可同时采用其他防腐蚀措施。

3.4.10 混凝土表面应有利于排水；混凝土结构和构件应有利于通风。

3.4.11 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;后张预应力混凝土构件宜采用密封和防腐性能良好的孔道管。

3.4.12 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，对预应力钢筋、锚具及连接器应采取专门防护措施，预应力钢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 混凝土应满足设计强度要求和耐久性要求。

4.1.2 混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。

4.1.3 混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值应按表 4.1.3 采用。

混凝土轴心抗压强度标准值 f_{ck} 和轴心抗拉强度标准值 f_{tk}(N/mm^{2}) 表4.1.3
强度混凝土强度等级
种类C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80
fck10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.2
fₜₖ1.271.541.782.012.202.392.512.642.742.852.932.993.053.11

4.1.4 混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度设计值应按表 4.1.4 采用。

混凝土轴心抗压强度设计值 f_{c} 和轴心抗拉强度设计值 f_{t}(N/mm^{2}) 表4.1.4
强度混凝土强度等级
种类C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80
fc7.29.611.914.316.719.121.123.125.327.529.731.833.835.9
fᵢ0.911.101.271.431.571.711.801.891.962.042.092.142.182.22

注：①计算现浇钢筋混凝土轴心受压和偏心受压构件时，截面的长边或直径小于300mm时，表中混凝土的强度设计值应乘以系数0.8；当混凝土成型、截面和轴线尺寸等确有保证时，可不受此限制；

②离心混凝土的强度设计值应按专门标准取用。

4.1.5 混凝土受压或受拉的弹性模量应按表 4.1.5 采用。
混凝土弹性模量 E_{c}(10^{4} N/mm^{2})
表 4.1.5
混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80
Ec2.202.552.803.003.153.253.353.453.553.603.653.703.753.80

4.1.6 素混凝土重度可取 23 ~ 24kN/m³；钢筋混凝土重度可取 24 ~ 25kN/m³，必要时应由试验测定。混凝土的其他物理特性值，应由试验确定。当无试验资料时，泊松比可取 0.2，线膨胀系数可取 1.0 × 10⁻⁵/℃，剪变模量可按表 4.1.5 混凝土弹性模量的 0.4 倍采用。

4.2 钢 筋

4.2.1 钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋质量应符合现行国家标准《钢筋混凝土用钢 第 2 部分: 热轧带肋钢筋》(GB 1499.2)、《钢筋混凝土用余热处理钢筋》(GB 13014)、《钢筋混凝土用钢 第 1 部分: 热轧光圆钢筋》(GB 1499.1)、《预应力混凝土用钢棒》(GB 4463)和现行行业标准《环氧树脂涂层钢筋》(JC3042)等的有关规定; 钢丝的质量应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢丝》(GB/T 5223)的规定; 钢绞线的质量应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224)的规定; 精轧螺纹钢筋的质量应符合现行国家标准《预应力混凝土用螺纹钢筋》(GB/T 20065)的规定。钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构钢筋的选用尚应符合下列规定。

4.2.1.1 普通混凝土结构钢筋宜采用 HRB400 级、HRB500 级钢筋，也可采用 HPB300 级、HRB335 级或 RRB400 级钢筋。

4.2.1.2 预应力混凝土结构钢筋宜采用钢绞线或钢丝，也可采用钢棒或螺纹钢筋。

4.2.2 钢筋应符合下列规定。

4.2.2.1 钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。

4.2.2.2 热轧钢筋的强度标准值应根据屈服强度确定。预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋的强度标准值应根据极限抗拉强度确定。

4.2.2.3 普通钢筋的强度标准值应按表 4.2.2-1 采用；预应力钢筋的强度标准值应按表 4.2.2-2 采用。

普通钢筋强度标准值 f_{yk}(N/mm^{2})
表4.2.2-1
种类符号d(mm)fⱼₖ
热轧钢筋HPB 300Φ6~22300
HRB 335Φ6~50335
HRB 400Φ6~50400
RRB 400 ΦR 8~40400
HRB 500Φ6~50500

注：①热轧钢筋直径 d 系指公称直径；

②当采用直径大于 $ 40 \, mm $ 的钢筋时，应有可靠的工程经验。

预应力钢筋强度标准值 f_{ptk} (N/mm ^{2} )
表4.2.2-2
种类符号公称直径d(mm)fₚₖ
钢绞线1×2 φs 5,5.81570,1720,1860,1960
8,101470,1570,1720,1860,1960
121470,1570,1720,1860
1×36.2,6.51570,1720,1860,1960
8.61470,1570,1720,1860,1960
8.741570,1670,1860
10.8,12.91470,1570,1720,1860,1960
1×318.741570,1670,1860
续表4.2.2-2
种类符号公称直径d(mm)fₚₖₖ
钢绞线1×7 Φs 9.5,11.1,12.71720,1860,1960
15.21470,1570,1670,1720,1860,1960
15.71770,1860
17.81720,1860
21.61770,1860
(1×7)C12.71860
15.21820
18.01720
消除应力钢丝光圆螺旋肋 Φp 4,4.8,51470,1570,1670,1770,1860
6,6.25,71470,1570,1670,1770
ΦH 8,91470,1570
10,121470
刻痕 Φf ≤51470,1570,1670,1770,1860
>51470,1570,1670,1770
钢棒光圆 Φp 6,7,8,10,11,12,13,14,161080,1230,1420,1570
螺旋槽 ΦHC 7.1,9,10.7,12.6
螺旋肋 ΦHR 6,7,8,10,12,14
带肋 ΦR 6,8,10,12,14,16
螺纹钢筋PSB785 ΦPS 18,25,32,40,50980
PSB8301030
PSB9301080
PSB10801230

注：①钢绞线直径 d 系指钢绞线外接圆直径，即现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224) 中的公称直径 $ D_{n} $，钢丝和热处理钢筋的直径 d 均指公称直径；

②1×3I为3根刻痕钢丝捻制的钢绞线; $ (1\times7) $C为7根钢丝捻制又经模拔的钢绞线；

③根据国家标准，同一规格的钢丝、钢绞线和钢棒有不同的强度级别，因此表中对同一规格的钢丝、钢绞线和钢棒列出了相应的 $ f_{pk} $值，在设计中可自行选用。

4.2.2.4 各种直径钢筋、钢绞线和钢丝的公称截面面积、计算截面面积和理论重量应按附录 B 采用。

4.2.3 普通钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值应按表 4.2.3-1 采用；预应力钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值应按表 4.2.3-2 采用。当构件中配有不同种类的钢筋时，每种钢筋应采用各自的强度设计值。

普通钢筋抗拉强度设计值 fy 和抗压强度设计值 fy\prime(N/mm2)
表4.2.3-1
种类符号f'f'
热轧钢筋HPB300Φ270270
HRB335Φ300300
HRB400Φ360360
RRB400 ΦR 360360
HRB500Φ435400

注：横向钢筋的抗拉强度设计值应按表中 $ f_{y} $的数值取用，用作受剪、受扭、受冲切承载力计算时，其数值大于360N/mm²时应按360N/mm²取用。

预应力钢筋强度设计值 ({N}/{mm}^{2})
表 4.2.3-2
种类符号抗拉强度标准值 fₚₖ抗拉强度设计值 fpy抗压强度设计值 f'py
钢绞线1×21×31×31×7(1×7)C Φ⁵ 14701040390
15701110
16701180
17201220
17701250
18201290
18601320
19601380
消除应力钢丝光圆螺旋肋刻痕 ΦP ΦH ΦI 14701040410
15701110
16701180
17701250
18601320
钢棒光圆螺旋槽 ΦP ΦHG ΦHR 1080760400
1230870
螺旋肋 ΦHR 14201005
带肋 ΦR 15701110
螺纹钢筋PSB785 ΦPS 980650400
PSB8301030685
PSB9301080720
PSB10801230820
冷拉 HRB 400 钢筋 ΦI 500420360

注：①当预应力钢绞线、钢丝和钢棒的强度标准值不符合表4.2.3-2的规定时，强度设计值应按其不同强度标准值进行换算；

②表中消除应力钢丝的抗拉强度设计值 $ f_{py} $仅适用于低松弛钢丝。

4.2.4 钢筋弹性模量应按表 4.2.4 采用。

钢筋弹性模量 E_{s}(10^{5} N/mm^{2})
表 4.2.4
种类Eₛ种类Eₛ
HPB300 级钢筋2.10钢绞线1.95
HRB335、HRB400、RRB400、HRB500 级钢筋2.00钢棒、螺纹钢筋2.00
消除应力钢丝2.05冷拉 HRB400 钢筋1.80

注：必要时钢绞线可采用实测的弹性模量。

4.2.5 当采用并筋的形式配筋时，并筋数量不应超过3根。并筋可视为一根等效钢筋。并筋等效直径可按截面面积相等的原则换算确定。

5 承载能力极限状态计算

5.1 正截面承载力计算的一般规定

5.1.1 正截面承载力应按下列基本假定进行计算：

(1)截面应变保持平面；

(2)不考虑混凝土的抗拉强度；

(3) 混凝土受压的应力与应变关系曲线按下列公式取用：

$ \varepsilon_c \leqslant \varepsilon_0 $ 时

\[\sigma_{c}=f_{c}\Big[1-\Big(1-\frac{\mathcal{E}_{c}}{\mathcal{E}_{0}}\Big)^{n}\Big] \tag{5.1.1-1}\]