55416水工建筑物抗冰冻设计规范 标准 SL 211-1998.pdf
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1、中 华 人 民 共 和 国 行 业 标 准 水工建筑物抗冰冻设计规范 D e s i g n N o r ma l o f H y d r a u li c S t r u c t u r e s a g a i n s t Ic e a n d F r e e z i n g A c t io n S L 2 1 1 一 9 8 主编单位 :水利部东北勘测设计研究院 批准部门: 中华人民共和国水利部 施行日 期: 1 9 9 8 年 7 月1日 6 76水 利 水 电 毖综 合 设 计 中华人 民共和国水利部 关于批准发布 水工建筑物 抗冰冻设计规范S L 2 1 1 -9 8的通知 水科技
2、 1 9 9 8 1 2 8 号 根据水利部水利水电技术标准制定、修订计划,由水利水电规划设计院总院主持,以 水利部东北勘测设计研究院为主编单位制定的 水工建筑物抗冰冻设计规范 , 经审查批准 为水利行业标准,并予以发布。标准名称和编号为: 水工建筑物抗冰冻设计规范S L 2 1 1 一9 8 本标准自1 9 9 8 年 7 月 1日起实施。 在实施过程中各单位应注意总结经验, 如有问题请 函告主持部门,并由其负责解释。 标准文本由中国水利水电出版社出版发行。 1 9 9 8 年 4 月 4日 SL 2 1 1 - 9 8 6 ” 前言 水工建筑物抗冰冻 设计规范 是根据原能源部水利部水利水电
3、 规划设计总院 ( 9 0 ) 水 设便字第4 5号文下达的任务安排制定的。 其编写格式按S L O 1 -9 7 ( 水利水电技术标准编写 规定 ) e 我国 北方地区 的水工建筑物, 在冬季运行 过程中 均存在 冰、冻融、地 基土冻 胀作用的 问题,使不少工程结构发生不同程度的破坏,即使是温和地区的水工建筑物也存在混凝土 的冻融破坏问题。而目前又无专门的水工建筑物抗冰冻设计规范。因此,制定本规范是水 利水电勘测设计标准系列中的一项重要内容,其目的在于更合理地做好水工建筑物的抗冰 冻设计,保证其安全运行和应有的工程寿命.在本规范颁布后,水工建筑物设计中有关抗 冰冻设计部分应按本规范执行。 本
4、规范的主要内容有: 应取得的基本资料; 作用在水工建筑物上的冰冻荷载的确定; 材料的选取; 堤坝、 取水与电站建筑物、渠道衬砌与暗管、闸涵建筑物、桥梁和渡槽、金属结 构等的抗冰冻设计。 本规范的解释单 位: 本规范的主给单位: 本规 范的参编单位: 本标准的主要起草人 : 水利郎水利水电规划设计总院 水利部东北勘测设计研究院 水利 部新获维吾尔自 治区 水利水电勘测设计研究院 黑龙江省 水利 科学研究所 水利部西北水利科学研究所 徐伯孟蔡为武王建国铁汉李安国 于生清朱瑞森那文杰吕承东 6 7 8 水 利 水 电 卷综 合 设 计 目次 1 总则 6 7 9 2 基本资料 , 6 7 9 3 冰
5、冻荷载 6 8 1 4 材料 6 8 2 5 堤坝 , 6 8 6 6 取水与电站建筑物 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8 9 7 渠道衬砌与暗管 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 9 3 8 闸涵建筑物 。 。 6 9 7 9 挡土墙 , 7 0 0 1 。 桥梁和渡槽 。 7 0 2 1 1 水工金属结构 。 7 0 5 附录A中国主要河流冰情特征 。 . . . 7 0 8 附录B 土的冻结深度的确定 。 7 1 0 附录C 土的冻胀量的确定 。 。 7 1 6 附录D 冰压力计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1 7 附录E门叶热空气法防冰冻计算 。 7 1 9 附录F 压力水射流法防 冰冻计算 . . 7 1 9 本规范的用词说明 , 7 2 1 条文说明 7 2 2 S L 2 1 1 - 9 86 7 9 1 总则 1 . 0 . 1 为了防止水工建筑物在冰、 冻融和冻胀作用下遭受破坏, 做好水工建筑物的抗冰冻 设计,特制定本规范。 1 . 0 . 2 本规范适用于受冰和
8、冻融、冻胀作用的新建或改建的水工建筑物设计。 1 . 0 . 3 水工建筑物抗冰冻设计应贯彻下列基本原则: 1 因地制宜,安全可靠,经济合理和实用美观。 2 充分掌握建筑物所在地的自然条件、建筑物施工和运行条件等基本资料。 3 根据冰冻作用的因素、危害程度、建筑物的规模及其形式,确定抗冰冻设计方案, 并提出对施工工艺和运行方面的要求。 4 从选址选线、 工程布置、 结构形式和材料性能上采取抗冰冻作用的工程措施, 必要 时可考虑其他辅助性技术措施 5 在不断总结实践经验和科学实验的基础上,结合具体工程采用抗冰冻作用的先进 技术 1 . 0 . 4 受冰、 冻融和冻胀作用的水工建筑物设计, 应遵照
9、现行水工建筑物有关的国家、 行 业技术标准的规定,有关抗冰冻设计部分应按本规范执行。 2 基本资料 2 . 0 . 1 水工建筑物抗冰冻设计, 应根据需要取得工程地点的气象、 冰情、 工程地质和冻土 基本资料。 2 . 0 . 2 气象资 料主 要为 年平均气温、 最冷月平均气温、 日 平均最低气温、 负 气温指数、 冬 季风向和风速。应采用条件相似的邻近气象台 ( 站)的资料,其统计年限不得少于1 0 年。 2 . 0 . 3 根据最冷月 平均气温确定气候分区。分区标准宜取: 1 严寒: 最冷月平均气温t a G- 1 0 C , 2 寒冷:最冷月平均气温-1 0 0C -3 0C o 2
10、. 0 . 4 负气温指数应取冬季日平均负气温值的累积值 ( 0C “ d ) . 2 . 0 . 5 冰情资 料主要为封冰 ( 冻)日 期、 解冰 ( 冻)日 期、 流冰历时、冰厚、 冰块尺寸、 冰流量、流冰总量、流冰种类及性质、武开江概率这些资料应根据当地或冰情相似河流 的观测资料确定,无实测资料时,可通过实地调查或查附录 A确定。 2 . 0 . 6 地质资 料主要为 工程 地点地基土的种类、 颗粒成分、 密度、 天然含水率、 冻前地下 水位。前四种资料宜通过试验确定,冻前地下水位可通过观测或调查确定 6 8 0 水 利 水 电 息综 合 设 计 吹 O一 旧一 4 际 _ / 一 卢
11、一 犷 一 鸳芭 理 一 一 。一 从黔戈 分 二 、 、阵 烤一夸 八已。”划哥田嘟测铆泌彬绝始的.。.N圈 裹职王尖目困属拭业峨粉仑 山一一0一一旧。一 tf.i o .L5 0 0 黝 J 了 051,乒1 欲00呼吕运夔王扮6苗61荤要毛更圈图于盛塑暖簇妹色困二门一更铸 乞 a s l “ / i1 醉 数井卢众 / 户J ) 萝 后 匀 、训勺入艺飞冲铂访 弃了之/多7勺万 牙刹厂履 旧的 一. .引“阳 日卫09峭0萦叫0 省展买介一1死少101的 经汾0闰改1娜t李呀嵌 尸、家晋叼城忍签 井 数. 1 L / / 一 一红一娜 .6 g o o S L 2 1 1 - 9 8x
12、: 1 1 2 . 0 . 7 根据地基土的粒径组成可按下述判别标准划分为冻胀性土和非冻胀性土。 1 在季节冻融层内, 土中粒径小于0 . 0 5 m m的土粒按重量比等于或小于总土重 6 %的 土为 “ 非冻胀性土” 。 2 土中粒径小于 。 . 0 5 mm的土粒含量按重量比大于总土重 6 写的土为 “ 冻胀性土” 。 2 . 0 . 8 冻土资料主要为标准冻深、地表冻胀量及其分级,应分别按下列方法确定。 1 标准冻深Z c ( c m) 宜直接采用邻近工程地点气温条件相近的气象台 ( 站) 观测系列 不短于1 0 年 ( 对于渠道衬砌设计不宜短于 2 0 年) 的历年最大冻深平均值。 无
13、此条件时, 可 查图 2 . 0 . 8确定。 根据建筑物等级、工程地点的土质、地下水位、遮荫条件,可按附录B由标准冻深计 算工程地点自天然地面或地基开挖面起算的设计冻深、自基础外露表面算起的基础设计冻 深和自基础底面算起的基础下地基 ( 土)冻深。 2 地表冻胀量 A h ( m m) 是指工程地点夭然土层年度冻结期内发生冻胀后的地表与初 始地表在法线方向上的最大高差值, 应通过现场实测确定, 无实测资料时可按附录c计算。 3 根据冻胀量的大小,可将土的冻胀性分为 5 级,见表 2 . 0 . 8 . 表 2 . 0 . 8 土 的 冻胀 性组 别 冻胀性级 别 I01N v A h ( m
14、m )oh 5 2 0 2 0 2 2 0 3 冰冻荷载 3 . 0 . 1 作用在水工建筑物上的冰冻荷载 ( 冰压力和土的冻胀力)为基本设 计荷载。 3 . 0 . 2 冰压力分为静冰压力和动冰压力,其标准值可按附录D确定。 3 . 0 . 3 土的冻胀力分为切向冻胀力、 水平冻胀力和竖向冻胀力。 其单位力的标 准值可根据 冻胀量按下列各项确定。 1 单位切向冻胀力标准值: , ( k P a ) 。系指表面平整的混凝土桩、 墩基础无竖向位移的 条件下, 相邻土冻胀时沿 基础侧表面单位面积产生的向 上作用力, 可按表3 . 0 . 3 - 1 取 值。 表3 . 0 . 3 - 1 单位切向
15、玻胀力 ( T , )标准值 地表土 冻胀量 G h ( m m)2 05 01 202 2 0 2 2 0 r , ( k P a )2 04 08 01 1 01 1 1 - 1 5 0 注 : 表 中数值 可内插 2 最大单位水平冻胀力标准值o w ( k P a ) 。 系指迎土面铅直的挡土结构 ( 墙) 无水平位 移条件下, 墙后土冻胀时沿墙高呈水平方向对墙体产生的最大单位冻胀力, 可按表3 . 0 . 3 - 2 取值 。 6 8 2 水 年 扣 卜电 卷综 合 设 计 表3 . 0 . 3 - 2 .大单位水平冻胀力 ( o w )标准值 墉后计算点冻胀量4 h ( m m )
16、( k P a ) 注 : 表 中 数 值可 内擂 20 +. s030 50 一 + 12090 月 220120 2 2 0 1 2 1 - 1 7 0 3 单位竖向冻胀力标准值 v ( k P a ) 。 系指基础无竖向位移条件下, 地基土冻胀时竖直 作用在基础单位底面积的向上作用力, 可按表3 . 0 . 3 - 3 取值。 表 3 . 0 . 3 - 3 单位竖向冻胀力标准值 o . ( k P a ) 30m fA 7 #4h (mm) 51 05 0 2 01 0 0 6 05 0 5 01 5 0 1 0 08 0 12 02 1 015 01 2 0 2 2 02 8 0 2
17、101 7 0 2 2 0 2 8 1 - 3 6 02 1 1 - - 2 8 01 7 1 - 2 3 0 注 :1 . 表中数值可 内擂 ; 2 . 本表不适 用于单块 荃础板 边长小 于 2 . 0 . 和长宽 比大于 5 的基础 3 . 0 . 4 桩、 墩基础设计宜取切向冻胀力与其他非冰冻荷载的组合, 但斜坡上的 桩、 墩基础 应同时考虑水平冻胀力对桩、墩的水平推力和切向上拔力的作用。 3 . 0 . 5 挡土墙设计应取水平冻胀力与其他非冰冻荷载的组合, 但土压力与水平冻胀力不叠 加。设计时取其中的不利组合。 3 . 0 . 6 两侧填土的矩形结构设计应取侧墙的水平冻胀力和作用于底
18、板底面的竖向冻胀力 与其他非冰冻荷载的组合。 3 . 0 . 7 板式基础 结构应取竖向 冻胀力 和切向 冻胀力与 其他 非冰冻荷载的组合。 3 . 0 . 8 静冰压力和动冰压力应 分别在冰冻期 和流冰期单独 考虑, 并单独与 其他非 冰冻荷载 进行组合。 3 . 0 . , 静冰压力参加荷载组合时, 冰压力应从冰冻期可能的最高水 位算起, 并 扣除 冰层厚 度范围内的水压力。 4 材料 4 . 1 混凝土 4 . 1 . 1 混凝土的抗冻等级分为 F 4 0 0 , F 3 0 0 , F 2 0 0 , F 1 5 0 , F 1 0 0 , F 5 0 六级, 应按 S D1 0 5
19、- 8 2 水工混凝土试验规程规定的快冻试验方法确定。 4 . 1 . 2 各类水工结构和构件的混凝土抗冻等级应根据气候分区、 冻融循环次数、 表面局部 小气候条件、 水分饱和程度、构件重要性和检修条件按表 4 . 1 . 2 选定。 在不利因素较多时, S L 2 1 1 - 9 8 6 83 可选用提高一级的抗冻等级。 表 4 . 1 . 2 水工结构和构件混凝土抗冻等级要求 严 襄察 冷 项 _ 一一 一一 tfF 醚莎 日一 . 丈 之 之 ) 1 0 0 3 0 0% A 7 k V 7 0 邵 氏 A AS TM D2 2 4 0 脆性 温度 Zd + 2 . 5粘 土 、 粉 质
20、粘土 5 0 - 7 07 0 - - 8 0 Zw Zd + 2 . 0重 、中集土 Zw Z 十 1 . 5 轻城土、砂壤土 4 0 - 5 0 Z w小于上 述值 粘土 、重、 中壤土 6 0 - 8 080 -1 00 轻 壤土 ,砂壤土 50 - 6 06 0 8 0 1 当冻结层以下不透水层或弱透水层厚度小于l o m, 深层地下水埋深距设计冻深大于 3 m时,可在渠底每隔 1 0 - 2 0 m设一眼盲井,使冻结层或置换层与透水层联通。 2 当渠床的冻结深度内有排水出路时, 可在设计冻深底部设置纵、 横向暗排系统, 把 渠床冻结层中的重力水或渠道傍渗水排出渠外。 3 对于冬季输水
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- 55416水工建筑物抗冰冻设计规范 标准 SL 211-1998 55416 水工 建筑物 冰冻 设计规范 211 1998
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