钢纤维混凝土结构设计与施工规程 CECS38第八章 钢纤维混凝土结构工程设计与施工.docx

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钢纤维混凝土结构设计与施工规程CECS38第八章钢纤维混凝土结构工程设计与施工

　第八章　钢纤维混凝土结构工程设计与施工

　　第一节公路路面和机场道面

　　第8.1.1条钢纤维混凝土公路路面和机场道面的设计与施工除应遵守本节规定外，尚应符合现行有关规范关于水泥混凝土路面和道面设计与施工的规定。

　　第8.1.2条各级交通量下的钢纤维混凝土路面板和各级机场钢纤维混凝土道面板的初估厚度，可分别按现行有关规范规定的水泥混凝土路面板和道面板初估厚度的50～60%选用。

钢纤维混凝土路面板和道面板的厚度不宜小于100mm。

　　第8.1.3条路面和道面设计采用的钢纤维混凝土抗折强度和抗折疲劳强度设计值应按本规程第二章的规定确定。

设计疲劳循环次数应根据设计使用年限内的汽车标准轴载或设计飞机的累计重复作用次数确定。

　　第8.1.4条钢纤维混凝土路面板和道面板厚度应按设计荷载作用下的疲劳应力不超过设计使用年限内钢纤维混凝土的疲劳强度设计值的要求确定，其允许误差分别不得超过±5%和±2%。

　　第8.1.5条按影响图法设计机场道面板时，道面板的厚度应按荷载应力不超过钢纤维混凝土抗折容许应力值确定，其允许误差不得超过±5%。

　　钢纤维混凝土抗折容许应力值应按下式确定：

　　〔σftm〕＝fftm/Ka　　　　　　　　　　（8.1.5）

　　式中〔σftm〕——钢纤维混凝土抗折容许应力值；

　　　　fftm——钢纤维混凝土抗折强度设计值，按2.2.3条采用；

　　　　Ka——安全系数，对停机坪、滑行道和跑道端部，Ka＝1.5～1.8；对跑道中部和高速出口滑行道，Ka＝1.3～1.5。

　　第8.1.6条钢纤维混凝土路面板和道面板的横向缩缝间距（即板长）应根据当地气候条件、板厚、钢纤维体积率按经验和已有资料确定，宜在5～15m间选取，最大不宜超过20m。

　　第8.1.7条在原有水泥混凝土路面和道面上铺筑钢纤维混凝土加厚层，宜采用隔离式或直接式，其厚度可按下式确定：

　　式中hof——钢纤维混凝土加厚层厚度；

　　　　hdf——假定在原路面或道面的地基（土基连同基层）上，修筑等效的素混凝土单层板所需厚度，其抗折强度用加厚层钢纤维混凝土的抗折强度；

　　　　hdc——假定在原路面或道面的地基（土基连同基层）上，修筑等效素混凝土单层板所需厚度，其抗折强度用原有路面或道面混凝土的抗折强度；

　　　　he——原有水泥混凝土路面板或道面板厚度；

　　　　c——原有路面或道面状况系数，当原路面或道面基本完好时，c＝1，有少量损坏时，c＝0.75，破坏严重时c＝0.35；

　　　　n——指数，当采用隔离式，n＝2，采用直接式，n＝1.4。

　　　　Ko——折减系数，对于机场道面，Ko＝0.75，对于公路路面，Ko＝hf/hdc；这里hf为假定在原有路面的地基（土基连同基层）上，修筑等效的单层钢纤维混凝土板所需厚度。

　　第8.1.8条直接式钢纤维混凝土路面或道面加厚层的接缝应与原路面或道面的接缝相重合。

若原有横向缩缝间距小于4.5m时，则加厚层内可间隔取消一条横向缩缝。

原有的纵向缩缝可被加厚层复盖。

纵向工作缝应与原有的纵向工作缝相对应。

隔离式加厚层路面或道面的接缝可不必与原有路面或道面的接缝相对应。

第二节公路和城市道路桥面

　　第8.2.1条对于简支、连续体系结构和轻型拱式结构的公路桥面和城市道路桥面，当采用钢纤维混凝土时可按本节规定设计；对于重型拱式桥梁，其钢纤维混凝土桥面铺装在填充料上，宜按本章第一节公路路面的规定设计。

　　第8.2.2条桥面用钢纤维混凝土除应满足第二章和第七章的有关规定外，尚应满足下列要求：

　　一、强度等级不低于CF30；

　　二、采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其标号不低于425；

　　三、水泥用量不少于360kg/

。

　　第8.2.3条钢纤维混凝土桥面铺装层厚度应根据当地气候条件、桥面的使用条件、桥梁结构对桥面的要求和钢纤维混凝土的性能并参考已有工程资料或当地经验确定，宜在80～90mm间选取。

有特殊需要时可适当减薄，但不宜小于60mm。

　　第8.2.4条钢纤维混凝土桥面层内配制的钢筋网应较相应普通混凝土桥面层内配置的钢筋网数量减少，宜采用直径8mm，间距200mm的钢筋网，保护层厚度宜取35mm。

对于小跨径的桥面或当地确有工程经验时，可取消钢纤维混凝土桥面层内的钢筋网。

　　第8.2.5条桥面层分缝应符合以下规定：

　　一、采用矩形分块，纵缝和横缝应为垂直相交，纵缝两侧的横缝不得互相错位。

　　二、纵缝的间距由桥面宽度确定，但不应大于15m。

单向坡三车道或小于三车道的桥面可不设纵缝。

　　三、横缝分为缩缝和胀缝。

横向缩缝间距应依据当地气候条件、钢纤维的性能和体积率、桥面长度等因素确定，宜在10～15m间选取，最长不得超过20m。

胀缝间距可取缩缝间距的2倍，胀缝宽度宜取5～8mm。

　　第8.2.6条钢纤维混凝土桥面施工应符合第七章以及其它现行有关规范的规定。

第三节工业建筑地面

　　第8.3.1条本节规定适用于以钢纤维混凝土修筑的垫层兼面层的工业建筑地面设计；本节未作具体规定的事项，可按现行标准《工业建筑地面设计规范》的规定执行。

　　第8.3.2条钢纤维混凝土工业建筑地面适用于下列情况：

　　一、受机械磨损或重物冲击严重，对抗裂、抗冲击韧性和耐磨性要求较高的地段；

　　二、受热冲击或在热环境作用下，对抗裂、抗剥蚀性能和耐热循环性能要求较高的地段；

　　三、对超重型地面，用钢筋混凝土地面不能满足设计要求的地段；

　　四、其它有特殊设计要求需要采用钢纤维混凝土地面的情况。

　　第8.3.3条缩缝为平头缝构造的钢纤维混凝土垫层兼面层的厚度，可按下式计算：

　　式中KM——单位板宽上的弯矩设计值，按现行标准《工业建筑地面设计规范》的规定计算；

　　　　fft——钢纤维混凝土抗拉强度设计值，按第2.2.3条采用。

　　第8.3.4条缩缝为平头缝构造的钢纤维混凝土垫层兼面层，当板边加肋且板助尺寸符合现行标准《工业建筑地面设计规范》的构造规定时，板厚可按公式（8.3.3）计算，但不宜大于100mm。

　　第8.3.5条缩缝为平头缝构造的钢纤维混凝土垫层兼面层，在垫层下铺设有灰土等地基加强层并同时符合下列条件时：

　　一、折减前垫层兼面层厚度，不大于130mm；

　　二、地基加强层的厚度大于垫层厚度。

其厚度可乘以折减系数0.75，但不得小于50mm。

　　第8.3.6条缩缝为企口缝构造的钢纤维混凝土垫层兼面层，其构造符合现行标准《工业建筑地面设计规范》的构造规定时，垫层厚度可按下列规定确定：

　　一、当单位宽度上的弯矩设计值由平头缝构造的角隅弯矩确定时，按公式（8.3.3）求出的厚度乘以折减系数0.8；

　　二、当单位宽度上的弯矩设计值由平头缝构造的板中弯矩确定时，垫层厚度按公式（8.3.3）确定。

第四节刚性防水屋面

　　第8.4.1条本节规定适用于铺设在保温或不保温混凝土屋盖找平层上的钢纤维混凝土防水层的设计与施工。

钢纤维混凝土防水层的施工除应遵守本节的规定外，尚应符合现行国家标准《屋面工程施工及验收规范》第二章第四节细石混凝土屋面的规定。

　　第8.4.2条刚性防水屋面宜采用钢纤维补偿收缩混凝土，防水层与找平层之间可不设隔离层，当采用一般的钢纤维混凝土时，应设置隔离层。

　　钢纤维混凝土防水层的厚度不宜小于30mm。

　　第8.4.3条防水层所用钢纤维混凝土应符合下列规定：

　　一、应采用标号不低于425的普通硅酸盐水泥或早强型硅酸盐水泥；

　　二、水灰比宜取0.45～0.50，粗骨料粒径不得大于10mm；

　　三、钢纤维规格、性能、掺量应符合第二章和附录一的规定；

　　四、宜采用优质中砂，砂率在40～50%的范围内选定；

　　五、钢纤维补偿收缩混凝土中膨胀剂的掺量，应根据膨胀剂种类、环境温度、水泥品种及膨胀率的要求通过试验确定，并应与钢纤维掺量匹配。

不做隔离层时，钢纤维补偿收缩混凝土的膨胀率不宜小于0.02%。

　　第8.4.4条钢纤维混凝土防水层的纵、横缝应垂直相交，其间距不宜大于10m。

　　分格缝应在混凝土干燥后用油膏嵌封。

　　第8.4.5条浇筑钢纤维混凝土时，应采用表面振动器振实，并在表面泛浆后抹平，收水后随即再次压光。

在一个分缝区域内必须连续浇筑，严禁中断。

浇筑后应及时养护，保持湿润。

钢纤维补偿收缩混凝土应采用蓄水养护或用蓄水性良好的材料覆盖淋水养护，养护时间不得少于14昼夜。

第五节叠合式受弯构件

　　（Ⅰ）一般规定

　　第8.5.1条钢纤维混凝土叠合式受弯构件系指预制构件采用钢筋钢纤维混凝土，叠合层采用钢筋钢纤维混凝土或钢筋混凝土的叠合式受弯构件。

本节规定适用于预制构件高度不小于0.4倍叠合构件高度的叠合式受弯构件的设计，其设计尚应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》的有关规定。

　　（Ⅱ）承载力计算

　　第8.5.2条预制构件和叠合构件正截面受弯承载力设计值应按下列规定计算：

　　一、预制构件正截面弯承载力设计值应按第4.2.3条计算；

　　二、叠合层采用钢筋钢纤维混凝土的叠合构件其正截面受弯承载力设计值应按第4.2.3条计算，其中正弯矩区的钢纤维混凝土等效拉应力应按预制构件的钢纤维混凝土有关参数计算；负弯矩区的钢纤维混凝土等效拉应力应按叠合层的钢纤维混凝土有关参数计算；

　　三、叠合层采用钢筋混凝土的叠合构件，其正弯矩区段正截面受弯承载力应按下列规定计算：

（一）当xt≤h1时（h1为预制构件截面高度），应按第4.2.3条计算，其中ffcm应以叠合层混凝土的fcm代替；

（二）当xt＞h1时，仍应按第4.2.3条计算，其中x1应以h1代替，ffcm应以叠合层混凝土的fcm代替。

　　四、叠合层采用钢筋混凝土的叠合构件负弯矩区正截面受弯承载力设计值应按钢筋混凝土叠合构件计算。

　　第8.5.3条预制构件和叠合构件斜截面承载力按4.3.1条和第4.3.2条计算，构件斜截面上钢纤维混凝土和箍筋的受剪承载力设计值Vfcs分别按叠合构件和预制构件进行计算；对叠合构件的受剪承载力设计值，取叠合层和预制构件中较低的混凝土强度等级或钢纤维混凝土强度等级和钢纤维含量特征参数进行计算，且不低于预制构件的受剪承载力设计值。

　　（Ⅲ）钢筋应力及裂缝宽度验算

　　第8.5.4条钢筋钢纤维混凝土叠合式受弯构件在荷载的短期效应组合下，其纵向受拉钢筋的应力应符合下列要求：

　　σss＝（1＋βcλf）≤0.9fy　　　　　　　　　（8.5.4）

　　式中σss——按现行国家标准《混凝土结构设计规范》第七章第五节规定计算的纵向受拉钢筋应力；

　　　　βc——钢纤维对叠合构件钢筋应力的影响系数，宜通过试验确定。

当无试验资料时，可取βc＝0.20。

　　第8.5.5条钢筋钢纤维混凝土叠合构件，考虑裂缝宽度不均匀性和荷载长期效应组合影响，其最大裂缝宽度可按第5.2.1条计算，其中钢筋混凝土构件最大裂缝宽度应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》第7.5.11条计算。

　　（Ⅳ）变形验算

　　第8.5.6条叠合式受弯构件的挠度验算应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》第七章第五节的规定验算，其中预制构件、叠合构件第二阶段的短期刚度Bs1、Bs2应采用钢筋钢纤维混凝土预制构件和叠合构件第二阶段的短期刚度Bfa1、Bfs2代替。

Bfa1、Bfs2应按下列规定采用：

　　一、正弯矩区段内预制构件和叠合构件第二阶段的短期刚度按下列公式计算：

　　Bfa1＝Bs1（1＋βB1λf）　　　　　　　　　　（8.5.6-1）

　　Bfs2＝Bs２（1＋βB2λf）　　　　　　　　　　（8.5.6-2）

　　式中βB1——钢纤维对预制构件短期刚度的影响系数，宜通过试验确定，当无试验资料时可取βB1＝0.25；

　　　　βB2——钢纤维对叠合构件第二阶段短期刚度的影响系数，宜通过试验确定，当无试验资料时，可取βB2＝0.35。

　　二、叠合层采用钢筋混凝土时，负弯矩区段内叠合构件第二阶段的短期刚度可按钢筋混凝土叠合构件计算。

第六节铁路轨枕

　　第8.6.1条预应力钢纤维混凝土轨枕适用于铁路钢轨接头两侧和曲线半径R≤350m的线路地段。

　　第8.6.2条预应力钢纤维混凝土铁路轨枕的设计与构造应符合铁道部标准《Ⅱ型轨枕标准图》，且应以强度等级不低于设计要求的钢纤维混凝土代替设计要求的混凝土。

　　第8.6.3条预应力钢纤维混凝土轨枕所用原材料应符合下列规定：

　　一、钢纤维宜采用剪切型，其规格、质量和体积率应符合第二章和附录一的要求；

　　二、钢纤维混凝土配合比应通过试验确定，水泥用量不得超过500kg/

，砂率宜为35～50%；

　　三、预应力钢筋、箍筋、预留孔螺旋筋的配置应符合《Ⅱ型轨枕标准图》的规定。

　　第8.6.4条预应力钢纤维混凝土轨枕的生产工艺应符合下列规定：

　　一、钢纤维混凝土的搅拌宜采用强制式搅拌机，钢纤维在搅拌过程中经分散设备均匀撒入混凝土中，搅拌时间2～3min；

　　二、预应力钢纤维混凝土轨枕应在确保振动密实的振动台上振捣，采用普振和加荷振动两步进行，普振时间不得少于3min，加荷振动不得少于2min，加荷振动的荷载压力不应小于3kN/㎡；

　　三、应采用蒸气养护，其养护制度为：

室温静停2h，升温速度20℃/h，达蒸养温度80℃后停气降温，降温速度不得大于20℃/h出坑前轨枕表面温度与坑外环境温度之差不得大于40℃。

　　第8.6.5条预应力钢纤维混凝土铁路轨枕应按下列规定进行生产检验：

　　一、按现行标准《钢纤维混凝土试验方法》进行钢纤维混凝土抗压强度、抗拉强度检验；

　　二、按铁道部标准《预应力混凝土轨枕静载抗裂试验方法》进行轨枕静载抗裂强度检验，轨下截面静载抗裂荷载应大于230kN，中间截面静载抗裂荷载应大于180kN；

　　三、按铁道部标准《预应力混凝土轨枕疲劳试验方法》进行轨枕疲劳强度检验，疲劳荷载的上限值：

轨下截面为200kN，中间截面150kN，循环特征值ρ＝0.2；

　　四、进行轨枕外观及外形尺寸检验。

　　上列各项检验的抽样标准和检验结果评定方法可按铁道部标准《Ⅱ型预应力混凝土轨枕技术条件》的规定采用。

第七节局部增强预制桩

　　第8.7.1条钢纤维混凝土局部增强预制桩系指将钢筋混凝土或预应力混凝土预制桩的桩顶、桩尖的设计和构造作适当变更，采用钢纤维对桩顶、桩尖局部增强。

　　第8.7.2条局部增强的预制桩的长度、截面尺寸、配筋、吊装内力、沉桩应力、强度计算及抗裂验算等均应符合现行标准《建筑地基基础设计规范》及《港口工程技术规范：

桩基》的规定。

　　第8.7.3条预制桩的桩顶和桩尖可按下列规定设计：

　　一、桩顶钢纤维增强范围，自顶面向内算起的长度可取为桩径或桩截面宽度的1.2～1.4倍。

局部增强后，其钢筋网罩和衬护钢板可取消，其钢筋网片可酌情减少：

对硬土地基用桩，可设2～3片，对软土地基用桩可设1～2片；

　　二、桩尖钢纤维增强范围，自桩尖端头向桩内算起的长度可取为桩径或桩截面宽度的1.6～1.8倍。

局部增强后，其钢筋网片、螺旋筋和桩靴均可取消；

　　三、桩顶、桩尖局部增强范围内的箍筋间距可取为100mm。

　　第8.7.3条局部增强用钢纤维混凝土的强度等级，应不低于预制桩设计要求的混凝土强度等级。

　　第8.7.5条钢纤维混凝土局部增强预制桩应按下列步骤进行浇筑：

　　一、将钢筋笼放入模内就位，用临时模板将桩顶、桩身与桩尖两种混凝土的界面分开；

　　二、先浇灌桩顶部位钢纤维混凝土，用插入式振捣器振捣密实；接着灌入桩身部位混凝土并将桩顶与桩身间临时分界模板拔出，用振捣器将混凝土振捣密实；然后灌入桩尖部位钢纤维混凝土，并将桩身与桩尖间临时分界模板拔出，用振捣器振捣密实；最后用抹刀将表面抹平。

　　三、浇筑过程应连续进行，严禁中断，且不得快速脱模。

第八节抗震框架节点

　　第8.8.1条对于一、二级抗震等级的现浇框架节点，设计需配较多箍筋时，可改用钢筋钢纤维混凝土框架节点。

　　第8.8.2条钢筋钢纤维混凝土框架节点的抗震设计除应满足本节规定外，尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》的规定。

　　第8.8.3条钢筋钢纤维混凝土框架节点剪力设计值Vj的计算，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》的规定进行。

　　第8.8.4条钢筋钢纤维混凝土框架节点受剪的水平截面应符合下列条件：

　　当λf＞1.2时，取λf＝1.2。

　　式中V——框架节点的剪力设计值；

　　　　bj、hj——框架节点水平截面的宽度和高度；

　　　　ffc——钢纤维混凝土轴心抗压强度设计值；

　　　　ηj——梁对节点的约束影响系数；

　　　　RE——承载力抗震调整系数。

　　bj、hj、ηj、RE的取值均应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》的规定。

　　第8.8.5条钢筋钢纤维混凝土框架节点受剪承载力设计值，应按下式计算：

　　式中Vfju——钢筋钢纤维混凝土框架节点受剪承载力设计值；

　　　　N——考虑地震作用组合的节点上柱底部的轴向压力设计值，当N＞0.5ffcbchc时，取N＝0.5ffcbchc，bc、hc为上柱底截面宽度和高度。

　　　　fyv——箍筋的抗拉强度设计值；

　　　　Asv——配置在同一截面内沿剪力方向的箍筋全部截面面积；

　　　　s——节点核心区箍筋间距；

　　　　βj——钢纤维对节点受剪承载力的影响系数，当ηj＝1.0时取βj＝1.10；当ηj＝1.5时取βj＝0.75，其中ηj为梁对节点的约束影响系数。

　　第8.8.6条钢筋钢纤维混凝土框架节点的钢纤维含量特征参数λf不应小于表8.8.6的规定。

　　节点最小钢纤维含量特征参数　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表8.8.6

框架抗震等级

＜0.4

0.4～0.6

＞0.6

一

0.5

0.8

1.0

二

0.5

0.6

0.8

　　第8.8.7条框架节点中钢纤维混凝土进入相邻梁和柱中的范围应不小于50mm，并不宜大于100mm（图8.8.7）。

　　图8.8.7钢纤维在节点区的配置范围

　　第8.8.8条钢筋钢纤维混凝土框架节点的箍筋应符合表8.8.8规定的构造要求。

　　节点配箍构造要求　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表8.8.8

框架抗震等级

最小体积配箍率（%）

箍筋最小

箍筋最大

直径

间距

一

0.4

0.6

8

150

二

0.3

0.4

8

200

　　第8.8.9条框架梁的纵向钢筋伸入钢筋钢纤维混凝土节点的总长度lfaE应按下式确定：

　　lfaE≥lfa＋Δl　　　　　　　　　　　（8.8.9）

　　式中Δl——抗震要求的附加锚固长度，对一级抗震等级，Δl＝10d；对二级抗震等级，Δl＝5d，d为纵筋直径。

　　　　　　　（a）边节点　　　　　　　　　　　　（b）中间节点

　　图8.8.9梁的纵筋在框架节点内锚固

　　框架梁纵向钢筋应伸过边节点中心线，当钢筋在节点内水平锚固长度不够时应伸至对面柱边再向下弯折，弯折前水平锚固长度不应小于lfaE，弯折后的垂直锚固长度不应小于10d，但也不宜大于22d（图8.8.9－a）。

　　框架梁上部纵向钢筋应贯穿中间节点，梁的下部钢筋伸入中间节点的总长度也不应小于lfaE，并伸过中心线5d（图8.8.9－b）。