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第1章 建筑材料3

1.1 建筑材料的基本性质3

1.1.1 建筑材料基本性质的计算公式和代表符号3

1.1.2 主要建筑材料的基本性质3

1.2 水泥5

1.2.1 水泥的分类5

1.2.2 通用水泥5

1.2.2.1 分类5

1.2.2.2 组分与材料5

1.2.2.3 技术要求6

1.2.2.4 通用水泥的腐蚀与防止7

1.2.2.5 通用水泥的特性与应用9

1.2.3 其他品种水泥9

1.2.3.1 中、低热硅酸盐水泥9

1.2.3.2 抗硫酸盐硅酸盐水泥11

1.2.3.3 快硬硅酸盐水泥11

1.2.3.4 低热微膨胀水泥11

1.2.3.5 明矾石膨胀水泥12

1.2.3.6 铝酸盐水泥12

1.2.3.7 自应力铝酸盐水泥13

1.2.3.8 快硬硫铝酸盐水泥和快硬铁铝酸盐水泥13

1.3 掺合材料13

1.3.1 活性掺合料13

1.3.1.1 粉煤灰13

1.3.1.2 粒化高炉矿渣粉15

1.3.1.3 磷渣粉15

1.3.1.4 火山灰质混合材料16

1.3.1.5 硅粉17

1.3.2 非活性掺合料17

1.3.2.1 石灰石粉17

1.3.2.2 凝灰岩粉17

1.4 水工混凝土骨料18

1.4.1 骨料品质与混凝土性能的关系18

1.4.1.1 抗压强度18

1.4.1.2 坚固性18

1.4.1.3 密度18

1.4.1.4 细度模数18

1.4.1.5 粒度模数18

1.4.1.6 粗骨料颗粒形状18

1.4.1.7 泥和泥块含量18

1.4.1.8 石粉含量18

1.4.1.9 含水量18

1.4.1.10 碱活性18

1.4.1.11 骨料中的有害物质19

1.4.2 骨料品质指标和质量技术要求19

1.4.2.1 品质指标19

1.4.2.2 常规混凝土骨料质量要求19

1.4.2.3 特种混凝土骨料质量要求22

1.4.3 国内部分水利水电工程水工混凝土骨料实例22

1.5 水工混凝土外加剂25

1.5.1 减水剂25

1.5.1.1 减水剂种类25

1.5.1.2 水工混凝土减水剂技术指标25

1.5.1.3 减水剂的主要特点及工程应用注意事项26

1.5.2 引气剂和引气减水剂27

1.5.2.1 引气剂的种类27

1.5.2.2 水工混凝土引气剂和引气减水剂技术指标27

1.5.2.3 引气剂和引气减水剂的工程应用注意事项27

1.5.3 缓凝剂、缓凝减水剂和缓凝高效减水剂27

1.5.3.1 缓凝剂的分类28

1.5.3.2 缓凝剂、缓凝减水剂和缓凝高效减水剂的技术指标28

1.5.3.3 缓凝剂、缓凝减水剂和缓凝高效减水剂的工程应用注意事项28

1.5.4 早强剂和早强减水剂28

1.5.4.1 早强剂28

1.5.4.2 早强减水剂29

1.5.4.3 早强剂及早强减水剂的工程应用注意事项29

1.5.5 泵送剂29

1.5.5.1 泵送剂的组成29

1.5.5.2 泵送剂技术指标30

1.5.5.3 泵送剂的工程应用注意事项30

1.5.6 防冻剂30

1.5.6.1 防冻剂的分类和组分30

1.5.6.2 水工混凝土防冻剂的技术指标31

1.5.6.3 防冻剂的工程应用注意事项31

1.5.7 速凝剂31

1.5.7.1 速凝剂的分类31

1.5.7.2 速凝剂技术指标32

1.5.7.3 速凝剂的工程应用注意事项32

1.5.8 膨胀剂32

1.5.8.1 膨胀剂种类32

1.5.8.2 膨胀剂的技术性能32

1.5.8.3 膨胀剂的工程应用注意事项33

1.5.9 水下不分散剂（絮凝剂）33

1.5.9.1 絮凝剂及其种类33

1.5.9.2 絮凝剂技术性能33

1.5.9.3 水下不分散剂工程应用注意事项34

1.6 水工混凝土34

1.6.1 材料选择34

1.6.1.1 水泥34

1.6.1.2 掺合料34

1.6.1.3 骨料35

1.6.1.4 外加剂35

1.6.2 常态混凝土35

1.6.2.1 设计原则与参数35

1.6.2.2 配合比设计35

1.6.2.3 配合比设计与计算实例40

1.6.2.4 常态混凝土特性41

1.6.3 碾压混凝土48

1.6.3.1 碾压混凝土的配合比48

1.6.3.2 碾压混凝土的技术性能49

1.7 特种水工混凝土51

1.7.1 聚合物混凝土51

1.7.1.1 聚合物混凝土的特性、种类和用途51

1.7.1.2 聚合物混凝土的原材料51

1.7.1.3 聚合物混凝土的配合比52

1.7.1.4 聚合物混凝土的性能52

1.7.2 抗磨蚀混凝土54

1.7.2.1 抗磨蚀混凝土的种类54

1.7.2.2 抗磨蚀混凝土的原材料54

1.7.2.3 抗磨蚀混凝土配合比55

1.7.2.4 抗磨蚀混凝土的性能55

1.7.3 补偿收缩混凝土56

1.7.3.1 补偿收缩混凝土的原材料56

1.7.3.2 补偿收缩混凝土的配合比56

1.7.3.3 补偿收缩混凝土的膨胀性能56

1.7.4 纤维混凝土57

1.7.4.1 纤维混凝土的种类57

1.7.4.2 常用纤维的几何参数、技术性能57

1.7.4.3 纤维混凝土的配合比57

1.7.4.4 纤维混凝土的性能58

1.7.4.5 纤维混凝土的主要用途59

1.7.5 喷射混凝土59

1.7.5.1 喷射混凝土的种类59

1.7.5.2 喷射混凝土的原材料59

1.7.5.3 喷射混凝土的配合比59

1.7.5.4 喷射混凝土的物理力学性能61

1.7.6 自密实混凝土61

1.7.6.1 自密实混凝土的原材料61

1.7.6.2 自密实混凝土的配合比61

1.7.6.3 自密实混凝土的特性61

1.7.7 沥青混凝土61

1.7.7.1 沥青混凝土的分类61

1.7.7.2 沥青混凝土的原材料62

1.7.7.3 沥青混凝土的配合比63

1.7.7.4 沥青混凝土的性能63

1.7.8 水下不分散混凝土63

1.7.8.1 水下不分散混凝土的原材料63

1.7.8.2 水下不分散混凝土的参考配合比64

1.7.8.3 水下不分散混凝土的性能64

1.7.9 模袋混凝土64

1.7.9.1 模袋混凝土的原材料64

1.7.9.2 模袋混凝土的配合比65

1.7.10 无砂大孔混凝土65

1.7.10.1 无砂大孔混凝土的分类、特性与适用范围65

1.7.10.2 无砂大孔混凝土的原材料66

1.7.10.3 无砂大孔混凝土的配合比及相应技术指标66

1.7.10.4 无砂大孔混凝土的物理力学性能66

1.7.11 堆石混凝土67

1.7.11.1 堆石混凝土的原材料67

1.7.11.2 堆石混凝土的配合比67

1.7.11.3 堆石混凝土的特点67

1.7.12 胶凝砂砾石混凝土67

1.7.12.1 胶凝砂砾石混凝土配合比67

1.7.12.2 胶凝砂砾石混凝土性能67

1.8 砂浆材料68

1.8.1 砌体砂浆68

1.8.1.1 砌体砂浆的原材料68

1.8.1.2 砌体砂浆的技术条件68

1.8.1.3 砌体砂浆的参考配合比68

1.8.2 干硬性砂浆69

1.8.2.1 干硬性砂浆的技术条件69

1.8.2.2 于硬性砂浆的参考配合比69

1.8.3 环氧砂浆69

1.8.3.1 环氧砂浆的原材料69

1.8.3.2 环氧砂浆的参考配合比69

1.8.4 丙乳砂浆69

1.8.4.1 丙乳砂浆的原材料69

1.8.4.2 丙乳砂浆的参考配合比69

1.8.5 预缩砂浆70

1.8.5.1 预缩砂浆的原材料70

1.8.5.2 预缩砂浆的参考配合比70

1.8.6 锚固砂浆70

1.8.6.1 锚固砂浆的技术指标70

1.8.6.2 锚固砂浆的参考配合比70

1.8.7 干拌砂浆70

1.8.7.1 干拌砂浆的技术条件70

1.8.7.2 干拌砂浆的参考配合比70

1.8.8 沥青砂浆71

1.8.8.1 沥青砂浆的原材料71

1.8.8.2 沥青砂浆的参考配合比71

1.9 防水与防腐蚀材料71

1.9.1 工程的防水等级和设防71

1.9.1.1 屋面防水等级和设防要求71

1.9.1.2 地下工程防水等级及设防要求72

1.9.2 石油沥青74

1.9.3 渣油74

1.9.4 聚合物74

1.9.5 防水卷材75

1.9.5.1 高聚物改性沥青防水卷材75

1.9.5.2 合成高分子防水卷材78

1.9.5.3 沥青防水卷材80

1.9.6 防水涂料80

1.9.6.1 沥青基防水涂料80

1.9.6.2 高聚物改性沥青防水涂料80

1.9.6.3 合成高分子防水涂料80

1.9.6.4 水泥基渗透结晶型防水材料83

1.9.7 防腐蚀涂料84

1.9.7.1 防腐蚀涂料的组成84

1.9.7.2 防腐蚀涂料性能比较84

1.9.7.3 防腐蚀涂料的设计一般要求85

1.9.7.4 防腐蚀涂层配套及选择85

1.9.8 防水密封胶89

1.9.8.1 合成高分子密封胶89

1.9.8.2 石油沥青密封油膏90

1.10 金属材料90

1.10.1 钢的分类90

1.10.2 建筑常用钢种90

1.10.2.1 钢铁产品牌号表示方法90

1.10.2.2 碳素结构钢91

1.10.2.3 建筑常用优质碳素结构钢及低合金高强度结构用钢91

1.10.3 钢材的分类及其规格95

1.10.3.1 钢材的分类95

1.10.3.2 钢筋95

1.10.3.3 钢板桩96

1.10.3.4 型钢97

1.10.3.5 棒材97

1.10.3.6 钢板97

1.10.3.7 钢丝与钢绞线98

1.10.4 铜及铜合金99

1.10.4.1 水工建筑工程常用铜及铜合金99

1.10.4.2 紫铜材料的机械性能99

1.11 土石坝填筑材料100

1.11.1 防渗土料100

1.11.1.1 防渗土料的一般要求100

1.11.1.2 防渗土料技术要求100

1.11.1.3 选定防渗土料的一般原则101

1.11.2 筑坝石料102

1.11.2.1 填筑石料102

1.11.2.2 堆石料102

1.11.2.3 反滤料、过渡料及排水材料102

1.11.2.4 垫层料103

1.11.3 砾石土103

1.11.3.1 砾石土的压实性103

1.11.3.2 砾石土的渗透性103

1.11.3.3 砾石土的压缩性104

1.11.3.4 砾石土的力学特性104

1.11.4 红土105

1.11.4.1 红土的一般特性105

1.11.4.2 红土的特殊性质——干燥脱水不可逆性105

1.11.5 膨胀土106

1.11.5.1 膨胀土的特征106

1.11.5.2 膨胀土的物理性质及判别标准106

1.11.5.3 膨胀土的力学性及渗透性106

1.11.5.4 膨胀土的矿物特性107

1.11.6 分散性黏土108

1.11.6.1 分散性黏土的成因、性质108

1.11.6.2 分散性土的判别标准108

1.11.6.3 分散性黏土筑坝的可能性及处理措施108

1.11.7 冰碛土109

1.11.7.1 冰碛土的特征110

1.11.7.2 冰碛土的物理力学特性110

1.11.7.3 对冰碛土作为防渗土料的建议111

1.12 灌浆材料111

1.12.1 常用灌浆材料111

1.12.1.1 常用灌浆材料的分类111

1.12.1.2 水玻璃灌浆材料112

1.12.2 新型灌浆材料112

1.12.2.1 沥青灌浆材料112

1.12.2.2 新型无机灌浆材料112

1.12.2.3 新型有机灌浆材料112

1.12.2.4 新型复合灌浆材料113

1.12.2.5 微灌浆材料113

1.13 止水材料113

1.13.1 水工闸门橡胶水封的外形尺寸及结构113

1.13.1.1 常规P型水封尺寸及结构113

1.13.1.2 底水封、节间水封及垫板尺寸与结构113

1.13.2 止水带物理力学性能和常用截面形状115

1.13.2.1 橡胶止水带物理力学性能115

1.13.2.2 PVC止水带物理力学性能115

1.13.2.3 常用橡胶、橡塑止水带截面形状、线密度、用途115

1.13.3 金属止水带115

1.13.3.1 铜止水带115

1.13.3.2 不锈钢止水带115

1.13.4 复合密封止水材料115

1.13.5 表面止水涂料117

1.13.6 无黏性反滤止水填料118

1.14 混凝土表面保温材料118

1.14.1 混凝土表面保温材料种类和用途118

1.14.2 保温材料选择原则及厚度要求118

1.14.3 水工混凝土常用的表面保温材料118

1.14.3.1 聚苯乙烯泡沫塑料保温板（EPS）118

1.14.3.2 聚苯乙烯挤塑保温板（XPS）119

1.14.3.3 聚乙烯泡沫塑料板119

1.14.3.4 聚氨酯保温板119

1.14.3.5 聚乙烯气垫薄膜119

1.14.3.6 保温被119

1.14.3.7 保温砂层120

1.14.3.8 聚氨酯硬质泡沫120

1.14.3.9 珍珠岩发泡保温涂料121

1.14.3.10 保温剂121

1.15 土工合成材料121

1.15.1 土工合成材料的分类121

1.15.2 土工织物（土工布）122

1.15.2.1 织造（有纺）土工织物122

1.15.2.2 非织造（无纺）土工布123

1.15.3 土工膜123

1.15.3.1 沥青类土工膜124

1.15.3.2 聚合物类土工膜124

1.15.4 土工复合材料124

1.15.4.1 复合土工布124

1.15.4.2 复合土工膜124

1.15.4.3 塑料排水带125

1.15.4.4 软式透水管125

1.15.4.5 塑料盲管126

1.15.5 土工特种材料127

1.15.5.1 土工格栅127

1.15.5.2 土工网128

1.15.5.3 土工带128

1.15.5.4 土工模袋128

1.15.5.5 土工格室129

1.15.5.6 土工管、土工包130

1.15.5.7 塑料三维土工网垫130

1.15.5.8 聚苯乙烯板块（EPS）130

1.15.5.9 膨润土防水毯（GCL）130

参考文献131

第2章 水工结构可靠度135

2.1 结构可靠度基本概念135

2.1.1 结构可靠度与失效概率135

2.1.2 结构可靠度与可靠指标135

2.2 单目标结构可靠度计算方法136

2.2.1 一次二阶矩法136

2.2.2 JC法137

2.2.3 几何法138

2.2.4 广义随机空间的几何法139

2.2.5 变量分布截尾下的JC法139

2.2.5.1 截尾分布140

2.2.5.2 JC法的要求140

2.2.5.3 截尾分布在JC法中的应用140

2.2.6 验证荷载法140

2.2.7 响应面法141

2.2.7.1 一次响应面法141

2.2.7.2 二次响应面法141

2.3 体系可靠度计算方法142

2.3.1 串联体系及其可靠度计算方法142

2.3.2 并联体系及其可靠度计算方法142

2.3.3 概率网络估算技术（PNET法）142

2.3.4 窄界限法143

2.4 可靠度方法的工程应用143

2.4.1 基于材料力学方法的重力坝强度及稳定可靠度计算143

2.4.1.1 强度可靠度计算方法143

2.4.1.2 稳定可靠度计算方法143

2.4.1.3 算例分析——龙滩重力坝可靠度计算144

2.4.2 基于多拱梁法的拱坝强度及稳定可靠度计算146

2.4.2.1 基于多拱梁法的拱坝强度可靠度计算146

2.4.2.2 基于多拱梁及刚体极限平衡的拱坝坝肩岩体抗滑稳定可靠度分析149

2.5 基于可靠度的分项系数极限状态设计法153

2.5.1 分项系数极限状态设计表达式153

2.5.2 分项系数的确定方法154

2.5.2.1 结构重要性系数154

2.5.2.2 设计状况系数154

2.5.2.3 作用分项系数154

2.5.2.4 材料性能分项系数154

2.5.2.5 结构系数155

2.5.3 分项系数设计与安全系数设计的差异156

2.5.3.1 结构破坏模式明确的结构或构件设计157

2.5.3.2 依赖于经验控制值的水工结构设计157

参考文献158

第3章 水工建筑物安全标准及荷载161

3.1 水工建筑物安全标准161

3.1.1 水工建筑物等级划分161

3.1.1.1 工程等别161

3.1.1.2 水工建筑物级别划分161

3.1.2 水工建筑物洪水标准163

3.1.2.1 永久性水工建筑物洪水标准163

3.1.2.2 临时性水工建筑物洪水标准165

3.1.2.3 安全加高165

3.1.3 水工建筑物设计安全标准166

3.1.3.1 分项系数极限状态设计法166

3.1.3.2 单一安全系数法167

3.2 水工建筑物作用荷载（作用）167

3.2.1 荷载分类及荷载组合167

3.2.1.1 荷载分类167

3.2.1.2 荷载（作用）组合168

3.2.2 建筑物及设备自重168

3.2.2.1 建筑物自重168

3.2.2.2 永久设备自重170

3.2.3 静水压力170

3.2.3.1 静水压强170

3.2.3.2 静水压力170

3.2.3.3 管道及地下结构外水压力170

3.2.3.4 作用分项系数171

3.2.4 动水压力171

3.2.4.1 概述171

3.2.4.2 渐变流时均压力171

3.2.4.3 反弧段水流离心力171

3.2.4.4 消力池尾槛冲击力172

3.2.4.5 桥墩动水压力172

3.2.4.6 脉动压力172

3.2.4.7 水锤压力173

3.2.4.8 作用分项系数174

3.2.5 扬压力174

3.2.5.1 概述174

3.2.5.2 混凝土坝（含砌石坝）扬压力174

3.2.5.3 水闸扬压力176

3.2.5.4 水电站、水泵站厂房扬压力179

3.2.6 浪压力179

3.2.6.1 概述179

3.2.6.2 波浪要素179

3.2.6.3 浪压力183

3.2.6.4 波浪爬高185

3.2.6.5 波浪反压力185

3.2.6.6 风壅水面高度185

3.2.6.7 作用分项系数186

3.2.6.8 波浪要素计算例题186

3.2.7 地应力及围岩压力187

3.2.7.1 地应力187

3.2.7.2 围岩压力188

3.2.7.3 作用分项系数188

3.2.8 土压力和淤沙压力188

3.2.8.1 挡土建筑物的土压力188

3.2.8.2 埋管的土压力190

3.2.8.3 淤沙压力192

3.2.9 风荷载、雪荷载192

3.2.9.1 风荷载192

3.2.9.2 雪荷载193

3.2.9.3 作用分项系数194

3.2.10 冰压力、冻胀力194

3.2.10.1 静冰压力194

3.2.10.2 动冰压力194

3.2.10.3 冻胀力194

3.2.10.4 作用分项系数196

3.2.11 活荷载196

3.2.11.1 水电站主厂房楼面活荷载196

3.2.11.2 水电站副厂房楼面活荷载196

3.2.11.3 工作平台活荷载196

3.2.11.4 其他要求197

3.2.11.5 作用分项系数197

3.2.12 桥机和门机荷载197

3.2.12.1 桥机荷载197

3.2.12.2 门机荷载198

3.2.12.3 作用分项系数198

3.2.13 温度（变）作用198

3.2.13.1 概述198

3.2.13.2 边界温度199

3.2.13.3 温度作用标准值200

3.2.13.4 作用分项系数203

3.2.14 地震作用203

3.2.14.1 概述203

3.2.14.2 地震惯性力205

3.2.14.3 地震动水压力206

3.2.14.4 地震动土压力207

3.2.14.5 作用分项系数207

3.2.15 灌浆压力207

参考文献207

第4章 水工混凝土结构211

4.1 基本设计规定211

4.1.1 一般规定211

4.1.1.1 极限状态211

4.1.1.2 DL/T 5057的分项系数和作用效应组合211

4.1.1.3 SL 191的承载能力安全系数K213

4.1.1.4 环境条件类别213

4.1.2 承载能力极限状态计算213

4.1.2.1 按DL/T 5057设计213

4.1.2.2 按SL 191设计214

4.1.3 正常使用极限状态验算215

4.1.3.1 设计表达式215

4.1.3.2 钢筋混凝土结构的裂缝控制要求216

4.1.3.3 预应力混凝土结构的裂缝控制要求216

4.1.3.4 挠度控制要求217

4.1.4 结构耐久性要求217

4.1.4.1 环境类别与混凝土耐久性要求217

4.1.4.2 混凝土保护层221

4.1.4.3 结构型式、表层防护以及配筋方式221

4.2 材料性能基本数据221

4.2.1 混凝土强度标准值、设计值和弹性模量221

4.2.1.1 混凝土强度标准值221

4.2.1.2 混凝土强度设计值221

4.2.1.3 混凝土不同龄期的抗压强度比值221

4.2.1.4 混凝土弹性模量222

4.2.2 混凝土的各项物理特性222

4.2.3 钢筋与钢丝强度标准值、设计值和弹性模量223

4.2.3.1 钢筋选用223

4.2.3.2 钢筋强度标准值223

4.2.3.3 钢筋强度设计值224

4.2.3.4 钢筋弹性模量224

4.2.4 钢筋计算截面面积及理论重量224

4.3 素混凝土结构构件承载能力极限状态计算226

4.3.1 受压构件227

4.3.1.1 计算方法选择227

4.3.1.2 不考虑受拉区作用时混凝土受压构件的正截面受压承载力计算227

4.3.1.3 考虑混凝土受拉区作用时混凝土受压构件的正截面承载力计算228

4.3.1.4 偏心受压构件弯矩作用平面外的受压承载力验算229

4.3.2 受弯构件229

4.3.3 局部承压229

4.3.4 结构构件构造钢筋229

4.4 钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算229

4.4.1 轴心受压构件229

4.4.1.1 配有箍筋或在纵向钢筋上设有横向钢筋的轴心受压构件229

4.4.1.2 采用螺旋式或焊接环式间接钢筋轴心受压构件230

4.4.2 偏心受压构件230

4.4.2.1 非对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算230

4.4.2.2 对称配筋矩形截面偏心受压构件232

4.4.2.3 I形截面偏心受压构件及翼缘位于截面较大受压边的T形截面偏心受压构件232

4.4.2.4 沿截面腹部均匀配置纵向钢筋的矩形、T形、I形截面偏心受压构件233

4.4.2.5 沿周边均匀配置纵向钢筋的环形截面偏心受压构件233

4.4.2.6 沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面偏心受压构件234

4.4.2.7 偏心距增大系数η237

4.4.2.8 双向偏心受压构件238

4 4.2.9 其他计算规定239

4.4.3 受弯构件（正截面）240

4.4.3.1 矩形截面或翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件240

4.4.3.2 翼缘位于受压边的T形、I形截面受弯构件241

4.4.3.3 环形和圆形截面受弯构件241

4.4.3.4 不对称于弯矩作用平面的任意截面的双向受弯构件243

4.4.4 轴心受拉构件243

4.4.5 偏心受拉构件243

4.4.6 斜截面受剪244

4.4.6.1 截面尺寸要求244

4.4.6.2 斜截面受剪承载力的计算位置规定244

4.4.6.3 剪力的取值规定244

4.4.6.4 矩形、T形和I形截面的受弯构件斜截面受剪承载力计算245

4.4.6.5 实心板的斜截面受剪承载力计算245

4.4.6.6 偏心受力构件的斜截面受剪承载力计算245

4.4.7 受扭构件246

4.4.7.1 截面尺寸条件及截面抗扭塑性抵抗矩246

4.4.7.2 矩形截面纯扭构件的受扭承载力247

4.4.7.3 矩形截面剪扭构件的承载力247

4.4.7.4 T形和I形截面剪扭构件的承载力248

4.4.7.5 矩形、T形和I形截面弯剪扭构件的承载力248

4.4.8 局部承压248

4.4.8.1 截面尺寸条件248

4.4.8.2 间接钢筋计算248

4.4.9 冲切计算249

4.4.9.1 不配置抗冲切钢筋的板249

4.4.9.2 配置抗冲切钢筋的板249

4.4.9.3 基础受冲切承载力计算250

4.5 钢筋混凝土结构构件正常使用极限状态验算250

4.5.1 正截面抗裂验算250

4.5.2 正截面裂缝宽度控制验算251

4.5.2.1 DL/T 5057251

4.5.2.2 SL 191252

4.5.2.3 纵向受拉钢筋应力的计算公式252

4.5.3 非杆件体系结构裂缝控制验算253

4.5.3.1 表面裂缝控制验算253

4.5.3.2 内部裂缝控制验算253

4.5.4 受弯构件挠度验算253

4.5.4.1 矩形、T形及I形截面受弯构件刚度B的计算公式253

4.5.4.2 钢筋混凝土受弯构件的短期刚度Bs253

4.6 预应力混凝土结构构件计算254

4.6.1 一般规定254

4.6.1.1 基本规定254

4.6.1.2 预应力损失值计算254

4.6.1.3 由预应力产生的混凝土法向应力及相应阶段预应力钢筋的应力计算259

4.6.1.4 预应力钢筋和非预应力钢筋的合力及合力点的偏心距计算260

4.6.1.5 相对界限受压区计算高度ξb和钢筋应力计算260

4.6.1.6 后张法预应力混凝土超静定结构的次内力261

4.6.1.7 先张法构件预应力钢筋的预应力传递长度ltr和锚固长度la261

4.6.2 受弯构件正截面受弯承载力计算262

4.6.2.1 矩形截面或翼缘位于受拉区的T形截面262

4.6.2.2 翼缘位于受压区的T形截面262

4.6.3 受拉构件正截面受拉承载力计算263

4.6.3.1 轴心受拉构件263

4.6.3.2 小偏心受拉构件263

4.6.3.3 大偏心受拉构件263

4.6.4 受弯构件斜截面受剪承载力计算263

4.6.5 抗裂验算264

4.6.5.1 正截面抗裂验算264

4.6.5.2 斜截面抗裂验算265

4.6.6 裂缝宽度验算266

4.6.6.1 最大裂缝宽度计算公式266

4.6.6.2 纵向受拉钢筋的等效应力计算267

4.6.6.3 用名义拉应力控制裂缝宽度267

4.6.7 受弯构件挠度验算267

4.6.7.1 荷载产生的挠度计算267

4.6.7.2 构件的刚度计算268

4.6.7.3 预加压力产生的反拱计算268

4.6.7.4 预应力混凝土受弯构件的挠度验算要求268

4.6.8 施工阶段验算268

4.6.8.1 截面混凝土法向应力的计算268

4.6.8.2 混凝土法向应力的验算269

4.6.8.3 后张法构件锚固区局部受压计算269

4.7 构件构造规定269

4.7.1 一般规定269

4.7.1.1 永久缝及临时缝269

4.7.1.2 混凝土保护层269

4.7.1.3 钢筋的锚固270

4.7.1.4 钢筋的接头271

4.7.1.5 纵向受力钢筋的最小配筋率272

4.7.2 板272

4.7.2.1 板的厚度272

4.7.2.2 板的最小支承长度273

4.7.2.3 混凝土板的设计原则273

4.7.2.4 受力钢筋的间距273

4.7.2.5 分布钢筋273

4.7.2.6 附加钢筋274

4.7.2.7 板、墙开孔的构造处理274

4.7.2.8 抗冲切箍筋及弯起钢筋的构造处理274

4.7.3 梁275

4.7.3.1 梁截面的选择275

4.7.3.2 梁的最小支承长度275

4.7.3.3 受力钢筋275

4.7.3.4 箍筋276

4.7.3.5 横向连系筋276

4.7.3.6 受扭或受弯剪扭的梁276

4.7.3.7 弯起钢筋277

4.7.3.8 梁下部承受集中荷载时的附加横向钢筋277

4.7.3.9 架立钢筋278

4.7.3.10 纵向构造钢筋278

4.7.4 柱278

4.7.4.1 柱的截面278

4.7.4.2 纵向受力钢筋278

4.7.4.3 箍筋278

4.7.5 梁、柱节点279

4.7.5.1 连续梁中间支座或框架梁中间节点279

4.7.5.2 框架中间层端节点279

4.7.5.3 框架顶层端节点处279

4.7.5.4 框架节点水平箍筋280

4.7.6 预应力混凝土280

4.7.6.1 一般规定280

4.7.6.2 先张法预应力构件的构造措施281

4.7.6.3 后张法预应力构件的构造措施282

4.7.7 预制构件的接头、吊环和预埋件283

4.7.7.1 预制构件的接头283

4.7.7.2 预制构件的吊环283

4.7.7.3 预埋件283

4.8 结构构件计算284

4.8.1 梁、板284

4.8.1.1 单向板结构284

4.8.1.2 双向板结构285

4.8.2 叠合式受弯构件285

4.8.2.1 叠合式受弯构件的特点285

4.8.2.2 叠合式受弯构件的分类和设计原则286

4.8.2.3 施工阶段不加支撑的叠合式受弯构件计算286

4.8.2.4 施工阶段设有可靠支撑的叠合式受弯构件计算288

4.8.2.5 构造要求288

4.8.3 深受弯构件288

4.8.3.1 一般规定288

4.8.3.2 正截面受弯承载力计算289

4.8.3.3 斜截面受剪承载力计算289

4.8.3.4 局部受压承载力计算290

4.8.3.5 正常使用性能验算290

4.8.3.6 构造要求290

4.8.4 牛腿291

4.8.4.1 立柱独立牛腿291

4.8.4.2 壁式连续牛腿293

4.8.5 柱下独立基础294

4.8.5.1 现浇柱基础的构造294

4.8.5.2 现浇柱的基础计算295

4.8.6 预应力混凝土锚固筋计算297

4.8.7 弧形闸门支座298

4.8.7.1 弧形闸门支座附近的闸墩受拉区配筋设计298

4.8.7.2 弧形闸门支座结构设计299

4.8.8 弧形闸门预应力混凝土闸墩299

4.8.8.1 预应力混凝土闸墩设计基本规定299

4.8.8.2 预应力混凝土闸墩设计计算300

4.8.8.3 应力修正法302

4.8.8.4 预应力张拉锚固体系选择303

4.8.8.5 预应力混凝土闸墩施工303

4.8.8.6 算例304

4.8.9 钢筋混凝土蜗壳308

4.8.9.1 适用范围308

4.8.9.2 结构计算309

4.8.9.3 结构配筋309

4.8.10 钢筋混凝土尾水管309

4.8.10.1 结构计算309

4.8.10.2 结构配筋309

4.8.11 平面闸门门槽309

4.8.11.1 一般规定309

4.8.11.2 局部受压承载力验算310

4.8.11.3 斜截面承载力复核310

4.8.11.4 按应力图形配筋310

4.8.12 坝体内孔洞310

4.9 温度作用设计原则310

4.9.1 一般规定310

4.9.1.1 设计的原则310

4.9.1.2 温度作用的有关参数确定311

4.9.2 大体积混凝土在温度作用下的裂缝控制311

4.9.2.1 大体积混凝土温度应力计算311

4.9.2.2 大体积混凝土温度控制标准312

4.9.2.3 大体积混凝土温度构造钢筋的配置313

4.9.3 考虑温度作用的钢筋混凝土框架计算314

4.10 非杆件体系结构的配筋计算314

参考文献315

第5章 砌体结构319

5.1 材料及基本设计规定319

5.1.1 概述319

5.1.2 材料分类和强度等级319

5.1.2.1 块体319

5.1.2.2 砂浆319

5.1.2.3 强度等级319

5.1.3 砌体的计算指标319

5.1.3.1 砌体工程施工质量控制等级319

5.1.3.2 砌体计算指标319

5.1.4 基本设计规定323

5.1.4.1 建筑结构的功能要求、安全等级和设计使用年限323

5.1.4.2 砌体结构设计表达式324

5.1.4.3 房屋的静力计算规定324

5.2 砌体结构计算325

5.2.1 受压构件325

5.2.1.1 受压构件的承载力计算325

5.2.1.2 算例327

5.2.2 局部受压328

5.2.2.1 非梁端支撑处砌体截面中受局部均匀压力328

5.2.2.2 梁端支承处砌体截面中局部受压329

5.2.2.3 在梁端设有刚性垫块的砌体局部受压329

5.2.3 轴心受拉构件330

5.2.3.1 轴心受拉构件的承载力331

5.2.3.2 算例331

5.2.4 受弯构件331

5.2.4.1 受弯构件的承载力331

5.2.4.2 受弯构件的受剪承载力331

5.2.4.3 算例331

5.2.5 受剪构件331

5.2.6 圈梁332

5.2.6.1 适用范围332

5.2.6.2 设置规定332

5.2.6.3 构造要求333

5.2.7 过梁333

5.2.7.1 适用范围333

5.2.7.2 设计计算333

5.2.7.3 构造要求333

5.2.8 挑梁334

5.2.8.1 挑梁的定义及适用范围334

5.2.8.2 砌体墙中钢筋混凝土挑梁的抗倾覆334

5.2.8.3 挑梁的计算倾覆力矩设计值334

5.2.8.4 挑梁计算倾覆点至墙外边缘的距离x0334

5.2.8.5 挑梁下砌体的局部受压承载力334

5.2.8.6 挑梁的最大弯矩设计值Mmax与最大剪力设计值Vmax334

5.2.8.7 挑梁设计其他要求335

5.2.8.8 悬挑构件的抗倾覆验算335

5.3 砌体结构的构造措施336

5.3.1 砌体房屋墙、柱的高厚比限值336

5.3.2 砌体房屋结构的一般构造要求336

5.3.2.1 耐久性要求336

5.3.2.2 整体性要求337

5.3.3 砌体房屋结构防止或减轻墙体开裂的主要措施338

5.3.3.1 砌体房屋设置伸缩缝的最大间距338

5.3.3.2 防止或减轻裂缝的措施338

5.3.3.3 防止或减轻房屋底层墙体裂缝的措施338

5.3.3.4 防止或减轻混凝土砌块房屋顶层两端和底层第一、第二开间门窗洞处的裂缝的措施339

5.3.3.5 其他措施339

5.3.4 水工浆砌石坝构造规定339

5.3.4.1 材料要求339

5.3.4.2 坝体防渗339

5.3.4.3 排水340

5.3.4.4 坝内廊道和孔洞340

5.3.4.5 分缝340

5.3.4.6 砌缝340

5.3.5 水工砌石挡土墙构造规定340

5.3.5.1 浆砌石挡土墙340

5.3.5.2 干砌石挡土墙341

5.3.6 土石坝砌石护坡构造规定341

5.3.6.1 干砌石护坡341

5.3.6.2 浆砌石护坡341

5.3.7 渠道（防渗）砌护构造规定341

5.3.7.1 材料要求341

5.3.7.2 水泥砂浆勾缝防渗341

5.3.8 砌石基础构造规定341

5.3.8.1 毛石砌体341

5.3.8.2 料石砌体342

5.3.9 浆砌涵洞、桥墩（台）构造规定342

5.3.9.1 材料要求342

5.3.9.2 构造要求342

5.3.10 砌体房屋结构抗震构造措施342

参考文献344

第6章 水工钢结构347

6.1 钢结构的材料和计算方法347

6.1.1 水工钢结构常用钢的分类与性能347

6.1.2 常用钢材及其规格347

6.1.2.1 钢材的分类347

6.1.2.2 常用钢材规格348

6.1.2.3 钢筋348

6.1.3 钢材的选用348

6.1.3.1 选用原则348

6.1.3.2 选用规定349

6.1.4 计算方法和设计指标349

6.1.4.1 计算方法349

6.1.4.2 设计指标349

6.2 钢结构的连接352

6.2.1 对接焊缝连接353

6.2.1.1 对接焊缝的构造353

6.2.1.2 对接焊缝的计算353

6.2.2 角焊缝连接354

6.2.2.1 角焊缝的构造354

6.2.2.2 角焊缝的计算354

6.2.3 钢材的拼接357

6.2.4 普通螺栓连接358

6.2.4.1 普通螺栓连接的构造358

6.2.4.2 普通螺栓连接的计算358

6.2.5 高强度螺栓连接359

6.2.5.1 高强度螺栓连接的构造359

6.2.5.2 高强度螺栓连接的计算360

6.3 受弯构件（梁）的设计364

6.3.1 钢梁的计算公式364

6.3.1.1 强度计算364

6.3.1.2 刚度计算364

6.3.1.3 整体稳定性计算364

6.3.2 组合梁的截面选择和验算365

6.3.2.1 梁高和腹板高度的选择365

6.3.2.2 腹板厚度的选择365

6.3.2.3 翼缘尺寸的选择365

6.3.2.4 截面验算365

6.3.3 组合梁腹板与翼缘间焊缝的计算365

6.3.4 组合梁的局部稳定性和腹板加劲肋的配置366

6.3.4.1 梁受压翼缘的局部稳定性366

6.3.4.2 梁腹板的局部稳定性366

6.4 轴心受力和压（拉）弯构件的设计368

6.4.1 轴心受力构件的验算公式368

6.4.1.1 强度和刚度验算公式368

6.4.1.2 压杆整体稳定性验算公式369

6.4.1.3 轴心受压构件的局部稳定计算公式370

6.4.2 实腹式轴心压杆（或柱）的设计371

6.4.2.1 截面形式371

6.4.2.2 截面设计372

6.4.3 格构式轴心压杆（或柱）的设计372

6.4.3.1 截面形式372

6.4.3.2 格构式压杆的换算长细比372

6.4.3.3 格构式压杆的截面选择373

6.4.3.4 缀材设计374

6.4.4 拉弯和压弯构件的验算公式374

6.4.4.1 强度和刚度计算公式374

6.4.4.2 压弯构件的整体稳定计算公式374

6.4.4.3 压弯构件的局部稳定计算公式375

6.4.5 压弯构件（或柱）的设计375

6.4.5.1 实腹式压弯构件的截面设计375

6.4.5.2 格构式压弯构件的截面设计376

6.4.6 梁与柱的连接376

6.4.7 柱脚设计377

6.4.7.1 铰接柱脚设计377

6.4.7.2 刚接柱脚设计378

6.5 普通型平面桁架设计379

6.5.1 桁架的型式和尺寸379

6.5.1.1 桁架的选型原则379

6.5.1.2 桁架的主要尺寸379

6.5.2 桁架的支承和桁架杆件的计算长度379

6.5.2.1 桁架的支承379

6.5.2.2 桁架杆件的计算长度379

6.5.3 桁架的杆件设计380

6.5.3.1 内力计算380

6.5.3.2 杆件截面形式380

6.5.3.3 杆件截面选择380

6.5.4 桁架的节点设计381

6.6 空间网架屋盖设计382

6.6.1 网架的形式及选型原则382

6.6.1.1 网架形式382

6.6.1.2 网架的选型383

6.6.2 网架几何尺寸的确定384

6.6.2.1 上弦网格尺寸384

6.6.2.2 网架高度384

6.6.2.3 斜杆布置385

6.6.3 网架设计的一般规定385

6.6.3.1 网架起拱385

6.6.3.2 允许挠度385

6.6.3.3 网架的自重385

6.6.3.4 杆件设计385

6.6.4 网架的计算原则和方法385

6.6.4.1 计算方法385

6.6.4.2 地震、温度作用下的内力计算原则386

6.6.5 典型节点构造386

6.6.5.1 焊接钢板节点387

6.6.5.2 焊接空心球节点387

6.6.5.3 螺栓球节点387

6.6.5.4 支座节点388

6.7 钢结构防腐蚀措施388

6.7.1 表面预处理388

6.7.1.1 脱脂净化388

6.7.1.2 除锈389

6.7.2 涂料保护390

6.7.2.1 涂层设计的一般要求390

6.7.2.2 涂层配套及选择390

6.7.3 热喷涂金属保护396

6.7.3.1 热喷涂涂层设计的一般要求396

6.7.3.2 热喷涂金属材料的选择397

6.7.3.3 封闭处理与涂装涂料的选择397

6.7.3.4 热喷涂金属涂层最小局部厚度推荐397

附录 常用型钢规格表398

参考文献405

第7章 水工结构抗震409

7.1 基本规定和要求409

7.1.1 水工建筑物抗震设计的基本概念和基本规定409

7.1.2 水工建筑物抗震设计的设防目标、设防水准和基本要求409

7.2 场地和地基410

7.2.1 场地410

7.2.1.1 地质构造的影响410

7.2.1.2 场址地形的影响410

7.2.1.3 地基条件的影响410

7.2.1.4 场地类别划分411

7.2.1.5 水工建筑物的场地选择413

7.2.2 地基413

7.2.2.1 地基抗震设计的一般原则413

7.2.2.2 地基土地震液化和软弱黏土层的判别414

7.2.2.3 地基液化和软弱黏土层处理措施414

7.3 地震作用和抗震计算原则415

7.3.1 工程地震基本概念415

7.3.1.1 地震分类和序列415

7.3.1.2 地震烈度415

7.3.1.3 地震动影响参数和影响场416

7.3.2 地震动输入参数的选择417

7.3.2.1 设计地震动峰值加速度417

7.3.2.2 设计地震加速度反应谱417

7.3.2.3 设计地震加速度时程418

7.3.3 场址地震动输入机制418

7.3.3.1 场址设计地震动峰值加速度的基本概念418

7.3.3.2 坝址地震动输入方式419

7.3.3.3 自由场入射地震动输入机制419

7.3.4 地震动分量及其组合419

7.3.5 结构计算模式和地震作用效应计算420

7.3.5.1 结构计算模式420

7.3.5.2 地震作用效应计算420

7.3.6 承载能力分项系数极限状态抗震设计421

7.3.7 附属结构的抗震计算421

7.4 大坝筑坝材料动态性能421

7.4.1 大坝混凝土动态性能421

7.4.1.1 细观力学数值分析研究421

7.4.1.2 大坝混凝土动态性能试验研究422

7.4.1.3 大坝混凝土动态参数取值原则与规定423

7.4.2 土石料的动态性能423

7.4.2.1 土的动力变形特性424

7.4.2.2 土的动力残余变形特性参数424

7.4.2.3 土的动孔压和动强度（或抗液化强度）特性424

7.4.2.4 土的液化特性425

7.5 混凝土坝抗震设计425

7.5.1 基本规定和要求425

7.5.2 拱坝抗震设计426

7.5.2.1 设计工况426

7.5.2.2 抗震设计计算分析426

7.5.2.3 坝肩稳定的刚体极限平衡法429

7.5.2.4 拱坝 地基系统整体抗震稳定性分析429

7.5.2.5 拱坝抗震安全评价430

7.5.2.6 拱坝抗震措施430

7.5.2.7 拱坝抗震设计实例——大岗山双曲拱坝431

7.5.2.8 沙牌拱坝抗震设计和汶川地震对大坝的影响433

7.5.3 重力坝抗震设计433

7.5.3.1 设计工况433

7.5.3.2 大坝地震反应分析433

7.5.3.3 沿建基面和水平层面的抗滑稳定分析435

7.5.3.4 深层抗滑稳定分析435

7.5.3.5 重力坝抗震安全评价436

7.5.3.6 重力坝抗震措施436

7.5.3.7 重力坝抗震设计实例——官地碾压混凝土重力坝437

7.5.3.8 宝珠寺重力坝抗震设计和汶川地震对大坝的影响440

7.6 土石坝抗震设计440

7.6.1 基本原则和要求440

7.6.2 设计工况441

7.6.3 动力反应分析方法441

7.6.3.1 等效线性动力分析方法与真非线性动力分析方法441

7.6.3.2 总应力法与有效应力法443

7.6.4 土石坝抗震稳定分析443

7.6.4.1 拟静力法444

7.6.4.2 动力法445

7.6.5 土石坝地震永久变形446

7.6.5.1 滑动体位移分析法446

7.6.5.2 整体变形分析法446

7.6.5.3 真非线性分析法446

7.6.6 土石坝抗震安全评价447

7.6.6.1 抗震稳定性评价447

7.6.6.2 土体液化可能性评价447

7.6.6.3 地震永久变形评价448

7.6.6.4 防渗体安全评价448

7.6.7 土石坝抗震措施449

7.6.8 土石坝抗震设计实例452

7.6.8.1 紫坪铺面板堆石坝工程概况452

7.6.8.2 紫坪铺面板堆石坝主要抗震设计工作452

7.6.8.3 紫坪铺面板堆石坝主要震害及分析453

7.6.8.4 紫坪铺面板堆石坝抗震设计的总结455

7.6.8.5 紫坪铺面板堆石坝震后抗震复核与极限抗震能力分析455

7.6.8.6 碧口心墙堆石坝工程震害458

7.7 其他水工结构抗震设计459

7.7.1 进水塔459

7.7.1.1 概述459

7.7.1.2 进水塔结构的一般特点459

7.7.1.3 结构地震反应分析基本原则和方法459

7.7.1.4 结构抗震设计计算基本要求460

7.7.1.5 进水塔的动水压力460

7.7.1.6 进水塔的抗震稳定分析462

7.7.1.7 进水塔的抗震安全评价463

7.7.1.8 进水塔抗震措施463

7.7.2 水闸464

7.7.2.1 概述464

7.7.2.2 抗震设计方法464

7.7.2.3 水闸抗震安全评价465

7.7.2.4 水闸抗震措施465

7.7.3 地下结构466

7.7.3.1 概述466

7.7.3.2 计算分析方法466

7.7.3.3 提高地下结构抗震性能的主要措施468

7.7.4 升船机468

7.7.4.1 概述468

7.7.4.2 升船机结构的抗震特点469

7.7.4.3 升船机结构动力分析469

7.7.4.4 升船机结构抗震安全评价469

7.7.5 渡槽469

7.7.5.1 渡槽结构特点469

7.7.5.2 渡槽抗震设计现状470

7.7.5.3 渡槽动力分析470

7.7.5.4 渡槽隔震470

7.7.6 框架结构470

7.7.6.1 一般规定470

7.7.6.2 框架梁471

7.7.6.3 框架柱472

7.7.6.4 框架梁柱节点474

7.8 水工结构动力模型试验475

7.8.1 动力模型试验原理475

7.8.2 拱坝477

7.8.3 重力坝479

7.8.4 土石坝480

7.8.5 其他水工结构480

参考文献481