最新《标准规范》SL 211-2006 水工建筑物抗冰冻设计规范.pdf
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1、 ICS93.160 p55 SL 中华人民共和国水利行业标准中华人民共和国水利行业标准 SL211-2006 替代 SL211-98 水工建筑物抗冰冻设计规范水工建筑物抗冰冻设计规范 Code for Design of Hydraulic Structures against Ice and Freezing Action 2006-09-09 发布发布 2006-10-01 实实施 中华人民共和国水利部中华人民共和国水利部 发布发布 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 前前 言言 根据水利部水利水电规划设计管理局水总局科200215 号“关于 2002 年水利水电勘
2、测设计技术标准制定、修订项目及主编单位的通知”,对水工建筑物抗冰冻设计规范(SL211-98,以下简称原规范)进行修订。其编写格式按水利技术标准编写规定(SL 1-2002)执行。修订后的水工建筑物抗冰冻设计规范(SL211-2006,以下简称本规范)发布后,水工建筑物设计中有关抗冰冻设计部分应按本规范执行。本规范共 12 章 33 节 254 条和 6 个附录。其主要技术内容为:土冻胀量的分级及其确定方法;冰冻荷载的分类、取值和组合;抗冰冻材料、结构的选用与布置要求;各类水工建筑物(结构)的抗冰冻设计。本次对原规范修订的主要技术内容有:将原规范总则中的适用范围改为“适用于新建或改建的 1、2
3、、3 级水工建筑物的抗冰冻设计,4、5 级水工建筑物的抗冰冻设计和多年冻土区水工建筑物的抗冰冻设计的有关内容可参照执行。”;本规范增加“主要术语、符号”一章;土的分类按现行国家和水利行业标准作了修改;取消原规范第 2 章中的标准冻深等值线图;本规范简化了单位法向冻胀力取值表;将原规范第 4 章“材料”改为“材料与结构的一般规定”,混凝土的抗冻级别增加了 F250 一级,并增加“结构构造”一节;将原规范第 5 章“堤坝”改为“挡水与泄水建筑物”,增加“堤防与护岸”一节,有关堤防与护岸方面的内容纳入本节;将原规范第 6 章“取水与电站建筑物”改为“取水与输水建筑物”,取消原规范第 6 章中有关调压
4、井方面的内容;取消原规范第 7 章“渠道衬砌与暗管”中有关渠道衬砌方面的内容,将有关标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 暗管方面的内容纳入本规范第 7 章,并增加有关隧洞方面的内容;本规范增加“泵站与电站建筑物”一章,将原规范第 6 章中有关前池排冰和地面厂(泵)房方面的内容纳入本章;修改了原规范第 9 章“挡土墙”中水平冻胀力的分布和计算公式;修改了保温层厚度和换填非冻胀性材料范围、深度的确定方法;将原规范第 10 章“桥梁和渡槽”中按可靠度的计算公式改为按单一安全系数的计算公式;取消原规范第 11 章“水工金属结构”中的油热防冰冻法,将原规范第 6 章的“
5、露天压力管道”一节的内容纳入本章;修改了附录 C 的冻胀量计算方法;取消了部分暂时不宜列入规范的抗冰冻措施。本规范为全文推荐。本规范所替代规范的版本为:SL21198 本规范批准部门:中华人民共和国水利部 本规范主持机构:水利部水利水电规划设计管理局 本规范解释单位:水利部水利水电规划设计总院 本规范主编单位:中水东北勘测设计研究有限责任公司 本规范参编单位:水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院 西北农林科技大学 中科院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室 本规范出版、发行单位:中国水利水电出版社 本规范主要起草人:徐伯孟 胡志刚 铁 汉 李安国 苑润保 朱瑞森 王德库 童长
6、江 杨玉航 马玉华 王常义 杨成祝 张利民 本规范审查会议技术负责人:方裕 蔡强国 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 本规范体例格式审查人:陈登毅 标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 目目 次次 1 总则1 2 主要术语和符号3 2.1 主要术语3 2.2 主要符号4 3 基本资料7 4 冰冻荷载8 5 材料与结构的一般规定10 5.1一般材料10 5.2 保温材料12 5.3 分缝和止水12 5.4结构构造12 6 挡水与泄水建筑物 14 6.1 一般规定 14 6.2 混凝土坝与浆砌石坝 14 6.3 土石坝 15 6.4溢流坝与岸
7、坡溢洪道 17 6.5 泄洪洞与坝体泄水孔18 6.6 堤防与护岸19 7 取水与输水建筑物19 7.1 一般规定 19 7.2 取水口排冰 19 7.3 明渠冬季输水 20 7.4 暗管与隧洞 22 8 泵站与电站建筑物 23 8.1 一般规定 23 8.2 前池排冰 23 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 8.3 地面厂(泵)房24 9 闸涵建筑物 25 9.1 一般规定 25 9.2 结构与布置 25 9.3 稳定与强度验算 26 9.4 抗冻胀措施 27 10 挡土结构(墙)30 10.1 一般规定30 10.2 水平冻胀力计算30 10.3 抗冻胀措施32 1
8、1 桥梁和渡槽34 11.1 一般规定34 11.2 基础结构34 11.3 基础稳定与强度验算35 12 水工金属结构37 12.1 一般规定37 12.2 闸门38 12.3 拦污栅41 12.4 露天压力管道41 附录 A 中国主要河流冰情特征42 附录 B 土的冻结深度的确定48 附录 C 土的冻胀量的确定53 附录 D 冰压力计算57 附录 E 门叶电热法防冰冻计算59 附录 F 压力水射流法防冰冻计算61 本规范用词说明63 条文说明64标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 11 总总 则则 1.0.1 为了统一在冰、冻融和冻胀作用下的水工建筑物抗冰
9、冻设计标准和技术要求,提高水工建筑物的抗冰冻设计水平,特制定本规范。1.0.2 本规范适用于新建或改建的 1、2、3 级水工建筑物的抗冰冻设计,4、5 级水工建筑物的抗冰冻设计和多年冻土区水工建筑物的抗冰冻设计的有关内容可参照执行。1.0.3 水工建筑物抗冰冻设计应遵循下列基本原则:1 应因地制宜,安全可靠,经济合理和实用美观;2 应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 应根据冰冻作用的因素、危害程度、建筑物的级别及其型式,确定抗冰冻设计方案,并应提出对施工工艺和运行方面的要求;4 在选址、选线、工程布置、结构形式和材料性能上,应结合采取抗冰冻作用的工程措施,必要
10、时可考虑其它辅助性技术措施;5 对受冰冻作用严重的工程应进行专门研究;6 在不断总结实践经验、科学试验和充分论证的基础上,可结合具体工程采用抗冰冻作用的先进技术。1.0.4本规范的引用标准主要有:建筑地基基础设计规范(GB500072002);土的分类标准(GBJ14590);渠系工程抗冻胀设计规范(SL);混凝土面板堆石坝设计规范(SL22898);溢洪道设计规范(SL2532000);水闸设计规范(SL2652001);公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ02485);碾压式土石坝设计规范(SL2742001);混凝土重力坝设计规范(SL3192005);水利水电工程启闭机设计规范(SL41
11、93);水利水电工程钢闸门设计规范(SL7495);水工混凝土试验规程(SD10582);免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 2堤防工程设计规范(GB5028698);水工隧洞设计规范(SL2792002);水电站厂房设计规范(SL2662001);水利水电工程进出口设计规范(SL2852003);泵站设计规范(GB/T5026597)。1.0.5 受冰、冻融和冻胀作用的水工建筑物抗冰冻设计除应符合本规范规定外,尚应符合国家现行有关技术标准的规定。标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 32 主要术语和符号主要术语和符号 2.1 主要术语主要
12、术语 2.1.1 冻土 frozen ground(soil,rock)具有负温或零温度并含有冰的土和岩石。2.1.2 季节冻土 seasonally frozen ground 地壳表层寒季冻结、暖季又全部融化的土和岩石。2.1.3 季节冻结深度 depth of seasonal freezing 整个冬季自地表算起的最大冻结深度(冻结层厚度)。2.1.4 设计冻深 design freezing depth 计算点的冻结深度设计取用值。2.1.5 地基土(或墙后土)设计冻深 design freezing depth of foundation 自构筑物底面算起的地基土(或墙后土)冻结深
13、度设计取用值。2.1.6 冻结指数 freezing index 整个冻结期内日平均温度低于 0的日平均气温逐日累积值。2.1.7 冻胀量 amount of frost-heaving 土在冻结过程中的膨胀变形量。2.1.8 地表冻胀量 amount of frost-heaving of ground surface 整个冻结期内冻结膨胀后的地面与冻前地面的高差值。2.1.9 冻胀力 horizontal frost-heaving force 土的冻胀受到约束时产生的力。2.1.10 水平冻胀力 horizontal frost-heaving force 土冻胀时作用于构筑物侧面水平方
14、向的冻胀力。2.1.11 切向冻胀力 tangential frost-heaving force 土冻胀时作用于构筑物侧表面向上的冻胀力。2.1.12 法向冻胀力 normal frost-heaving force 土冻胀时作用于构筑物底面法线方向的冻胀力。免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 42.1.13 静冰压力 static ice pressure 静止冰盖升温膨胀对构筑物产生的作用力。2.1.14 动冰压力 dynamic ice pressure 移动的冰盖或漂冰对构筑物产生的撞击力。2.1.15 冰盖 ice cover 水体表面形成的大面积冰层。2.1
15、.16 武开江 ice breakup due to hydraulic and climatic effect 冰盖尚未充分解体前,由于气象和水力因素突变将冰盖鼓开,形成大量流冰的现象。2.1.17 冰坝 ice dam 大量冰块在河道束窄、浅滩、未解冻前缘等处堆积,使河道阻塞,水位壅高的现象。2.2 主要符号主要符号 2.2.1 作用力 h单位水平冻胀力 v单位法向冻胀力 t单位切向冻胀力 r冻层内桩壁糙度系数 Vs作用在板底面上的单位法向冻胀力设计值 p荷载强度,恒载 Fa验算断面的拉力 Fs冻层以下基础与暖土之间的总摩阻力 Pi静冰压力 Fil冰块撞击建筑物时产生的动冰压力 Fi2冰块
16、切入三角形墩柱时的动冰压力 Fi3冰块撞击三角形墩柱时的动冰压力 标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 5fy验算截面材料的强度设计值 fib冰的抗挤压强度 2.2.2 冻深、冻胀参数 0非冻胀区深度系数 d日照及遮荫程度影响系数 w地下水修正系数 e有效冻深系数 Zd设计冻深 Ze置换深度 Zf地基土设计冻深 Zm历年最大冻深 Zw冻前(冻结初期)地下水位埋深 h地表冻胀量 hd墙后填土的冻胀量 hf地基土冻胀量 m位移影响系数 2.2.3 热学参数 c底板(墙)的热导率?保温板热导率 E饱和水汽压 N加热功率 T加热时间 Im历年最大冻结指数 Ro设计热阻
17、tc门叶内部空气加热温度 tk 最低气温 tw水温 kpa由门叶内空气通过聚苯乙烯泡沫塑料板向外界冷空气中的传热系数 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 6 ksa由门叶内部空气通过钢板向冷空气中的传热系数 ksw由门叶内部空气通过钢板向水中的传热系数 tws过冷水温度 2.2.4 水力参数?i 冰厚 w冻前底板上的水层厚度 B0不冻水面宽度 L0渠 道 不 结 冰(不冻水面)长 度 2.2.5 几何参数 c底板(墙)厚度 x保温板的厚度 A面积 B宽度 K 最小安全系数 S建筑物的允许位移值 标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 73 基
18、本资料基本资料 3.0.1 水工建筑物的抗冰冻设计,应根据需要取得工程地点的气象、冰情、工程地质和冻土等基本资料。3.0.2 气象资料主要为工程地点的年平均气温、最冷月平均气温、日平均最低气温、冻结指数、冬季风向和风速。应采用当地或条件相似的邻近气象台(站)的资料,其统计系列年限不应少于最近 20 年。3.0.3 气候分区应根据最冷月平均气温确定为:1 严寒:最冷月平均气温 ta-10;2 寒冷:最冷月平均气温-10ta-3;3 温和:最冷月平均气温 ta-3。3.0.4 设计采用的冻结指数应取历年最大值。3.0.5 冰情资料应包括封冰(冻)日期、解冰(冻)日期、流冰历时、冰厚、冰块尺寸、冰流
19、量、流冰总量、流冰种类及性质、武开江概率等。以上各种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,可通过实地调查或附录 A 确定。3.0.6 地质资料主要包括工程地基土的种类、颗粒组成、密度、塑限、液限、天然含水率和冻前(冻结初期)地下水位等。前 6 种资料应通过试验确定,冻前地下水位可通过观测或调查确定。3.0.7 冻土资料主要包括历年最大冻深和地表冻胀量等,应分别按下列方法确定:1 历年最大冻深应直接采用当地或邻近工程地点气温、地下水位和土质条件相近的气象台(站)的历年最大冻深观测值,其统计系列年限不应少于最近 20 年。2 地表冻胀量应通过现场实测确定;无实测资料时可按工程类
20、比和根据附录 B确定的设计冻深按附录 C 算得的冻胀量综合确定。3.0.8 根据地基土的颗粒组成可按下列判别标准划分为冻胀性土和非冻胀性土:1土中粒径小于 0.075mm 的土粒质量等于或小于总质量 10%的土为“非冻胀性土”;2土中粒径小于 0.075mm 的土粒质量大于总质量 10%的土为“冻胀性土”。3.0.9 根据地表冻胀量(h)或地基土冻胀量、挡土结构墙后计算点土冻胀量的大小,可将土的冻胀分为五级(见表 3.0.9)。表表 3.0.9 土土 的的 冻冻 胀胀 级级 别别 冻胀级别 h(cm)h2 2h5 5h12 12h22 h22 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即
21、可下载 84 冰冻荷载冰冻荷载 4.0.1 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。4.0.2 冰压力分为静冰压力和动冰压力,可按附录 D 确定。4.0.3 土的冻胀力分为切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力,可根据冻胀量按下列规定取值:1 单位切向冻胀力(t)是指表面平整的混凝土桩、墩等构筑物基础在无竖向位移的条件下,相邻土冻胀时沿构筑物基础侧表面单位面积产生的向上作用力,可按表4.0.3-1 取值。表表 4.0.3-1 单位切向冻胀力单位切向冻胀力t 地表土冻胀量 h(cm)02 25 5121222 22 t(kPa)02020404080 80110 11015
22、0 注 1:桩壁粗糙,但无凹突面时,表中数值应乘以 1.11.2 的系数;注 2:表中数值可内插。2 单位水平冻胀力(h)是指挡土结构(墙)在无水平位移条件下,挡土结构(墙)后土冻胀时沿墙高呈水平方向对墙体产生的单位冻胀力,可按表 4.0.3-2 取值。表表 4.0.3-2 单位水平冻胀力单位水平冻胀力h 挡土结构(墙)后计算点土冻胀量 hd(cm)02 25 5121222 22 h (kPa)0303050 5090 90120 120170注:表中数值可内插。3 单位法向冻胀力(v)是指构筑物基础在无法向位移条件下,地基土冻胀时沿法线方向作用在构筑物底面单位面积上的法向冻胀力,可按表 4
23、.0.3-3 取值。表表 4.0.3-3 单位法向冻胀力单位法向冻胀力v 地基土冻胀量 hf(cm)02 25 512 1222 22 v(kPa)030 3060 60100100150 150210注:表中数值可内插。4.0.4 桩、墩基础设计宜取切向冻胀力与其它非冰冻荷载的组合,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冻胀力的作用,并与其它非冰冻荷载的组合。标准分享网 免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 94.0.5 挡土墙设计应取水平冻胀力与其它非冰冻荷载的组合,但土压力与水平冻胀力不叠加,设计时取两者的较大值。4.0.64.0.6两侧填土
24、的矩型结构设计应取侧墙的水平冻胀力和作用于底板底面的法向冻胀力与其它非冰冻荷载的组合。4.0.74.0.7静冰压力宜按冰冻期可能的最高水位情况计算,并扣除冰层厚度范围内的水压力。免费标准网()标准最全面免费标准网()无需注册 即可下载 105材料与结构的一般规定材料与结构的一般规定5.1一般材料一般材料5.1.1混凝土的抗冻级别分为 F400、F300、F250、F200、F150、F100、F50 七级,应按现行的水工混凝土试验规程(SL-2006)规定的快冻试验方法确定。5.1.2各类水工结构和构件的混凝土抗冻级别应根据气候分区、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
25、检修条件等按表 5.1.2 选定。在不利因素较多时,可选用提高一级的抗冻级别。5.1.3大体积混凝土分区采用不同抗冻级别时,其分区厚度可根据计入太阳辐射作用的热学计算,或根据类似建筑物运行资料确定的负温区再加 0.5m,温和地区分区厚度不应小于 0.5m。5.1.4有抗冻要求的混凝土应掺用引气剂或引气型减水剂,高抗冻级别的混凝土应掺用优质引气剂,其掺量应通过试验确定。5.1.5抗冻混凝土的材料和配比应通过试验确定。在试验过程中除控制混凝土含气量和水灰比外,宜进行混凝土气泡间距系数的测试。5.1.6抗冻混凝土应选择性能稳定的原材料。现场取样试件的合格率应为:素混凝土的抗冻试件不低于 80%,钢筋
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