【工程建设标准】CECS 137-2002给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程.pdf
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1、 中国工程建设标准化协会标准 给水排水工程给水排水工程 钢筋混凝土沉井结构设计规程钢筋混凝土沉井结构设计规程 Specification for structural design of reinforced concrete sinking well of water supply and sewerage engineering CECS 137:2002 2 0 0 2北 京 第 1 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 中国工程建设标准化协会标准
2、 给 水 排 水 工 程给 水 排 水 工 程 钢 筋 混 凝 土 沉 井 结 构 设 计 规 程钢 筋 混 凝 土 沉 井 结 构 设 计 规 程 Specification for structural design of reinforced concrete sinking well of water supply and sewerage engineering CECS 1372002 主编单位:上海市政工程设计研究院 批准单位:中国工程建设标准化协会 施行日期:2 0 0 3 年 3 月 1 日 2 0 0 2 北 京 第 2 页 免费标准下载网( w w w . f r e e
3、 b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 前前 言言 本规程原属于给水排水工程结构设计规范GBJ 69-84 中第六章的内容。根据 逐步与国际接轨的需要,现将本规程独立成本,以便于工程应用和今后修订。据此, 按中国工程建设标准化协会(94)建标协字第 11 号关于下达推荐性标准编制计划的 函的要求进行编制。 本规程根据国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB 500682001 和工 程结构可靠度设计统一标准GB 50153-92 规定的原则,采用以概率理论为基础的极 限状态设计方法编制,并与有关的结构专业设计
4、规范协调一致。 本规程总结了原给水排水工程结构设计规范GBJ 69-84 近十多年来的应用情 况,吸取了国内的工程实际经验和国外相关标准的内容,对原规范的内容做了大量的 充实和完善。 根据国家计委标19861649 号文关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推 荐性工程建设标准试点工作的通知的要求,现批准协会标准给水排水工程钢筋混 凝土沉井结构设计规范,编号为 CECS1372002,推荐给工程建设设计、施工、 使用单位采用。 本规程第 3.0.1、3.0.3、3.0.4、3.0.6、5.1.4、5.2.1、5.3.1、5.3.2、5.3.3、5.3.5、 6.1.8、7.1.5 条建议列入工
5、程建设标准强制性条文。 本规程由中国工程建设标准化协会贮藏构筑物委员会 CECS/TC10(北京西城区月 坛南街乙二号 北京市市政工程设计研究总院,邮编:100045)归口管理,并负责解释。 在使用中如发现需要修改或补充之处,请将意见和资料径寄解释单位。 主编单位主编单位:上海市政工程设计研究院 主要起草人主要起草人: 葛春辉 王广平 王恒栋 杜一鸣 缪宇宁 王大龄 汤 伟 汪天翔 中国工程建设标准化协会 2002 年 12 月 1 日 第 3 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e
6、 t ) 无需注册 即可下载 目目 录录 1 总 则5 2 主要术语和符号6 2.1 主要术语.6 2.2 主要符号.6 3 材料8 4 结构上的作用10 4.1 作用分类和作用代表值10 4.2 永久作用标准值10 4.3 可变作用标准值和准永久值系数12 5 基本设计规定15 5.1 一般规定.15 5.2 承载能力极限状态计算.15 5.3 正常使用极限状态验算.17 6 沉井下沉和结构计算19 6.1 一般规定.19 6.2 圆形沉井.24 6.3 矩形沉井.32 7 构造要求.37 7.1 一般规定.37 7.2 基本构造.37 附录 A 钢筋混凝土矩形截面处于受弯或大 偏心受拉(压
7、)状态时的最大裂缝宽度计算.42 附录 B 带中隔墙圆形沉井的内力计算.44 本规程用词说明50 第 4 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 1 总总 则则 1.0.1 为了在给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计中贯彻国家的技术经济政 策,力求做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,制定本规程。 1.0.2 本规程适用于给水排水工程中各类钢筋混凝土沉井结构的设计。 1.0.3 本规程根据建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068、工程结构可靠 度设计
8、统一标准GB 50153 及给水排水工程构筑物结构设计规范GB 50069 规定 的原则制定。符号、计量单位和基本术语按照建筑结构设计术语和符号标准GB/T 50083 的规定采用。 1.0.4 按本规程设计时,材料和施工质量尚应符合给水排水构筑物施工及验收 规范GBJ 141 等有关标准的要求。 1.0.5 对拟建在地震区、冻土地区、湿陷性黄土地区及膨胀土地区的沉井,设计 时尚应符合现行有关标准的规定。 第 5 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 2
9、 主要术语和符号主要术语和符号 2.1 主要术语主要术语 2.1.1 沉井和干式沉井 sinking well and dry sinking well 沉井指在地面制作后,从井内部取土下沉至预定标高的结构;干式沉井指使用时 井内无水的沉井。 2.1.2 刃脚 cutting curb 沉井壁板下端带有斜面的部分,用于支承沉井重量和切土下沉。 2.1.3 排水下沉 sinking by drainage 沉井下沉过程中,在取土作业时排除井内积水。 2.1.4 不排水下沉 sinking without drainage 沉井下沉过程中,在取土作业时不排除井内积水。 2.2 主要符号主要符号 2
10、.2.1 作用、作用效应和抗力 Eep,k主动土压力合力标准值 Epk 被动土压力合力标准值 fk井壁外侧土的摩阻力标准值 fI冰的极限抗压强度 Fep,k主动土压力标准值 Fpk被动土压力标准值 FIk融流冰块的压力标准值 Fdw,k流水压力标准值 Ffw,k水的浮托力标准值 Glk沉井自重标准值 Ptk顶管力标准值 R结构构件抗力设计值 w水流的平均流速 第 6 页 max混凝土构件的最大裂缝宽度 2.2.2 材料性能 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下
11、载 Fi混凝土的抗冻等级 Si混凝土的抗渗等级 2.2.3 几何参数 ht沉井水下封底混凝土厚度 hl刃脚斜面垂直高度 hf顶管力至刃脚底部的距离 H沉井入土深度 H0沉井中心至设计水位的距离 Hd最低冲刷线至井顶的距离 rc圆形沉井井壁中心半径 t井壁厚度 tl沉井中隔墙厚度 tI冰层厚度 2.2.4 设计系数 ka主动土压力系数 kp被动土压力系数 kf水流力系数 kst下沉系数 kst,s下沉稳定系数 kfw抗浮系数 ks抗滑移系数 kov抗倾覆系数 mp迎水流面体型系数 nd淹没深度影响系数 第 7 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费
12、标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 3 材料材料 3.0.1 沉井结构的混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。干式沉井主 体结构的混凝土强度等级不应低于 沉井结构的混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。干式沉井主 体结构的混凝土强度等级不应低于 C25,湿式沉井主体结构的混凝土强度等级不应低 于 ,湿式沉井主体结构的混凝土强度等级不应低 于 C20。 3.0.2 水下封底混凝土强度等级不宜低于 C20。 3.0.3 凡有抗渗要求的沉井,壁板和底板混凝土的抗渗等级应通过试验确定,并 应符合表 凡有抗渗要求的沉井,壁板和底板混凝
13、土的抗渗等级应通过试验确定,并 应符合表 3.0.3 要求。要求。 表 3.0.3 混凝土抗渗等级(Si)的选用 最大水头与混凝土厚度的比值最大水头与混凝土厚度的比值(iw) 抗渗等级(抗渗等级(Si) 10 S4 1030 S6 30 S8 注:混凝土抗渗等级注:混凝土抗渗等级 Si 系指,龄期为系指,龄期为 28d 的混凝土试件,施加的混凝土试件,施加 i01MPa 水压力后满足不渗水 指标。 水压力后满足不渗水 指标。 3.0.4 最冷月平均气温低于最冷月平均气温低于- 3?的地区,外露的井壁混凝土应具有良好的抗冻性 能,并应按表 的地区,外露的井壁混凝土应具有良好的抗冻性 能,并应按表
14、 3.0.4 的要求采用。抗冻混凝土用水泥不得采用火山灰硅酸盐水泥和粉 煤灰硅酸盐水泥。 的要求采用。抗冻混凝土用水泥不得采用火山灰硅酸盐水泥和粉 煤灰硅酸盐水泥。 表 3.0.4 混凝土抗冻等级(Fi)的选用 冻融循环次数冻融循环次数 最冷月平均气温最冷月平均气温 100 100 低于低于- 10 F300 F250 - 3- 10 F250 F200 注:注:1 混凝土抗冻等级混凝土抗冻等级 Fi 系指,龄期为系指,龄期为 28d 的混凝土试件,在进行相应冻融循环总次数的混凝土试件,在进行相应冻融循环总次数 i 次作用 后,其强度降低不大于 次作用 后,其强度降低不大于 25,重量损失不超
15、过,重量损失不超过 5; 2 气温应根据连续气温应根据连续 5 年以上的实测资料,统计其平均值确定;年以上的实测资料,统计其平均值确定; 3 冻融循环总次数系指一年内气温从冻融循环总次数系指一年内气温从+3以上降至以上降至- 3以下,然后回升至以下,然后回升至+3以上的交替次 数;对于地表水取水头部,尚应考虑一年中月平均气温低于 以上的交替次 数;对于地表水取水头部,尚应考虑一年中月平均气温低于- 3期间,因水位涨落而产生 的冻融交替次数,此时水位每涨落一次应按一次冻融计算。 期间,因水位涨落而产生 的冻融交替次数,此时水位每涨落一次应按一次冻融计算。 3.0.5 当沉井混凝土满足抗渗要求时,
16、可不作外加的抗渗处理;当地下水和井内 贮水对混凝土和钢筋具有腐蚀性时,应按现行有关标准或进行专门试验确定防腐措 施。 第 8 页 3.0.6 沉井混凝土的碱含量最大值应符合混凝土碱含量限值标准沉井混凝土的碱含量最大值应符合混凝土碱含量限值标准CECS 53 的 规定。 的 规定。 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 3.0.73.0.7 沉井结构的混凝土可根据需要适当采用外加剂。当采用外加剂时,应符 合混凝土外加剂应用技术规范GB 50119 的规定。 3
17、.0.83.0.8 普通钢筋应选用 HPB 235、HRB 335 和 HRB 400 钢筋,对必须进行验算 裂缝宽度的构件宜优先选用变形钢筋。 3.0.93.0.9 沉井结构的混凝土及钢筋的力学性能指标,应按混凝土结构设计规 范GB 50010 的规定采用。 第 9 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 4 结构上的作用结构上的作用 4.1 作用分类和作用代表值作用分类和作用代表值 4.1.1 沉井结构上的作用可分为永久作用和可变作用两类。永久作用应包
18、括结构 自重、土的侧向压力、沉井内的静水压力;可变作用应包括沉井顶板和平台活荷载、 地面活荷载、地下水压力(侧压力、浮托力)、顶管的顶力、流水压力、融流冰块压力 等。 4.1.2 沉井结构设计时,不同荷载应采用不同的代表值:对永久荷载,应采用标准 值作为代表值; 对可变荷载,应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值。 4.1.3 当结构承受两种或两种以上可变作用,承载能力极限状态按作用效应基本 组合计算或正常使用极限状态按作用效应标准组合验算时,应采用标准值和组合值作 为可变作用代表值。可变作用组合值应为可变作用的标准值乘以作用组合值系数。 4.1.4 当正常使用极限状态按作用效应
19、准永久组合验算时,应采用准永久值作为 可变作用代表值。可变作用准永久值应为可变作用的标准值乘以准永久值系数。 4.2 永久作用标准值永久作用标准值 4.2.14.2.1 结构自重的标准值,可按结构构件的设计尺寸与相应材料的重度计算确 定,钢筋混凝土重度可取 25kN/m 3,素混凝土重度可取 23kN/m3。永久设备的自重标准 值,可按设备样本提供的数据采用;构件上设备转动部分的自重和轴流泵的轴向力应 乘以动力系数后作为标准值,动力系数可取 2.0。 4.2.2 4.2.2 作用在沉井壁上的侧向主动土压力标准值,应按下列规定确定: 1 1 对地面水平,地下水位以上的主动土压力标准值应按下式计算
20、: zkF sakep = , (4.2.2-1) ) 2 45( 2 = tgka (4.2.2-2) 式中 Fep,k地下水位以上的主动土压力标准值(kN/m 2); ka主动土压力系数; 第 10 页 砂性土的内摩擦角;对粘性土可采用下式将粘聚力 c(kPa)和内摩擦 角()折算成等效内摩擦角D(): 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 ; 2 ) 2 45() 2 45( z c tgtg s D = s土的重度(kN/m 3); z自地面至计算截
21、面处的深度(m)。 2 2 对地面水平,地下水位以下的主动土压力标准值应按下式计算: Fep,k=kaszw+s(z-zw) (4.2.2- 3) 式中 Fep,k地下水位以下的主动土压力标准值(kN/m 2); zw自地面至地下水位的距离(m); s地下水位以下土的有效重度,可按 10kN/m 3 采用。 3 3 对地面水平,多层土层的主动土压力标准值应按下式计算: )( 1 1 1 1 , = = += n i insnani n i siankepn hzkhkF (4.2.2-4) 式中 Fepn,k第 n 层土层中,距地面 zn深度处的主动土压力标准值(kN/m 2); si第 i
22、层土的重度(kN/m 3),当位于地下水位以下时取有效重度; sn第 n 层土的重度(kN/m 3),当位于地下水位以下时取有效重度; hi第 i 层土的厚度(m); kan第 n 层土的主动土压力系数; zn自地面至第 n 土层计算截面处的深度(m)。 4.2.3 4.2.3 作用在沉井壁上的侧向被动土压力标准值,应按下列规定确定: 1 1 对地面水平,地下水位以上的被动土压力标准值应按下式计算: zkF sppk = (4.2.3- 1) ) 2 45( 2 += tgkp (4.2.3-2) 式中 Fpk地下水位以上的被动土压力标准值(kN/m 2); kp被动土压力系数。 2 2 对地
23、面水平,地下水位以下的被动土压力标准值应按下式计算: )( wswsppk zzzkF+= (4.2.3-3) 式中 Fpk地下水位以下的被动土压力标准值(kN/m 2)。 第 11 页 3 3 对地面水平,多层土层的被动土压力标准值应按下式计算: )( 1 1 1 1 , = = += n i insnpni n i sipnkpn hzkhkF (4.2.3-4) 式中 Fpn,k第 n 层土层中,距地面 zn深度处的被动土压力标准值(kN/m 2); 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z .
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