矮寨刚构桥0号块施工方案一、工程概况矮寨刚构桥是长沙至重庆公路通道吉首至茶洞高速公路K13+507.00处的一座特大桥梁。

该桥设计为88+2×145+116+67米预应力混凝土变截面刚构桥与连续梁组合结构桥，全桥桥长563.24m。

1～3号墩0号块长12米，中心高8.5米，顶板宽12米，底板宽6.5米，在双肢薄壁墩墩顶处设4个1米厚的横隔板（具体见图1、图2）。

图1 0号块构造图图2 1—1断面及分层浇筑示意图二、0#块托架检算1、0号块托架组成（图3）图3 托架布置示意图○1贝雷梁○2托架○340a工字钢○4调坡垫块○532a工字钢○640a工字钢○7 45a工字钢○8砂桶○9Φ32精轧螺纹钢○10Φ105钢棒○11I45a分配梁○122[28a 分配梁图4 A—A断面图图5-1 托架大样图5-2 砂桶大样2、材料数量表（1个0号块）本桥0号块荷载拟分为3个部分，其中双臂墩身顶部混凝土完全由墩身承载，故在检算中不予考虑。

则需检算的荷载为墩身两侧悬臂端钢筋混凝土及两薄壁墩身之间部分底板钢筋混凝土重。

3.1、悬臂端检算（一）静载（1）混凝土的重量：作用在托架上的混凝土重量按0#块墩身范围以外的第一次浇筑的混凝土重量进行计算，其体积V=（（7.88+8.12）×0.8+4.9×1+0.5×0.3×0.3×2）×2=35.58m³，混凝土的总重量为：35.58×26=925.08KN。

（2）钢筋的重量按照设计图，0＃块的设计配筋比约为：30941.92/294.75=105Kg/m³，则可计算出作用在牛腿上的钢筋的重量为：35.58×105=37.36 KN（3）、牛腿上贝雷架的总重量为：143 KN（4）、工字钢横梁的重量：I40a总长48米，重为:48×67.598×10/1000＝32.45 KN[28a总长48米，重为:48×31.427×10/1000=15.08 KNI10a总长按182.4米计算，重为:182.4×11.261×10/1000=20.5 KN总重量为：32.45+15.08+20.5＝68.03 KN（5）、模板的重量：受托架支撑的模板的总面积约为 6.5×2+（7.88+8.12）×12+（6.88+7.12）×2=233㎡，按每平方米模板重120kg进行计算，模板总重量为：233×120×10/1000＝279.6 KN综合(1)～(5)项，总的静载重量为：925.08+37.36+143+68.03+279.6＝1453.07 KN （二）活载作用在托架上的活载主要为人员及机械重量，根据施工规范，按照操作平台每平方米面积上布置2.5 KN进行计算，操作平台总面积约为68㎡，则活载总重量为：68×2.5＝170KN综上所述，作用在平台上的总的重量按公式：F总＝1.2F静+1.4F活进行计算，则F总＝1.2F静+1.4F活＝1.2×1453.07+1.4×170＝1981.68 KN（三）受力检算托架部分受力检算主要进行以下三个项目：1)牛腿受力计算。

2)牛腿预埋部分混凝土受压及Φ32mm精扎螺纹钢受力计算。

3)贝雷桁架受力计算。

4)牛腿上砂筒检算。

1）牛腿受力计算牛腿设计如图6所示：(单位：cm)图6 托架受力计算简化图根据牛腿受力特点，牛腿检算项目为：①牛腿I40a工字钢横梁检算②牛腿I25a工字钢斜撑及连接螺栓检算。

①牛腿I40a工字钢横梁检算检算内容包括：弯曲应力检算、剪应力检算以及挠度检算。

横梁受力计算图式简化如图七所示：图7 横梁受力简化图⑪ 弯曲应力计算根据图7可求得支座反力R 左=144.5KN ，R 右=103.21KN图8 横梁弯矩图根据图8可计算横梁所受最大弯曲应力：MPa 27.337.10851012.363max =⨯==W M Wσ≤[w σ]=170 MPa(满足要求) ⑫ 剪应力检算图9 横梁剪力图根据图9可计算横梁所受最大剪应力：MPa 0.405.1014.2172.6315.144I S Q x xmax max =⨯⨯==d τ≤[w σ]=85MPa(满足要求)⑬ 挠度验算简支梁的最大挠度值根据《路桥施工手册》计算如下：（各参数见图7）]2L b 4L a b 2[(LI E 6bP f 32322a c b b -*-*+**-*+*****=）=]15.07.035.035.022.135.042.115.035.02[(2.1171421.261035.0855.231323223-⨯-⨯+⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯） =0.08mm ≤[l/400]=3 mm （满足要求）②牛腿I25a 工字钢斜撑及其连接螺栓检算检算内容包括：斜撑正应力检算、螺栓强度检算。

牛腿I25a 工字钢斜撑受力如图10所示：Ⅰ-Ⅰ截面受力图牛腿受力简化图CA力单位：KN 尺寸单位：cm图10 牛腿受力简化及各杆件内力图⑪ 斜撑正应力检算：M B =0，123.855×35+123.855×(35+70)=F AC ×120×sin45 F AC =204.35KNMPa 1.4248511035.204Ax F 3CA =⨯==Wσ≤[σ]=170 MPa (满足要求) ⑫ 连接螺栓强度检算:斜撑螺栓连接如右图所示（1个连接板用8个Φ20螺栓）: 连接螺栓整体受力:P=144.5KN （图10） 单个螺栓受力:Q=P ÷n=144.5÷8=18.06KN 式中：Q——单个螺栓剪应力； P ——牛腿剪力： n ——螺栓数量n=8 剪应力:MPa 5.57101006.18A Q 23s =⨯⨯==πτ≤[τ]=85 MPa(满足要求) 名义挤压应力：MPa 8.49225.168105.144ntd P A F 3bs bs bs=⨯⨯⨯===σ≤[bs σ]=210 MPa (满足要求) 2)牛腿预埋部分混凝土受压及Φ32mm 精轧螺纹钢检算检算内容包括：混凝土局部受压应力检算、Φ32mm 精轧螺纹钢受拉应力检算。

⑪、混凝土局部受压检算：墩身混凝土在托架支座处局部受压，该处所承受的压力从图10可知：P=247.71KN 。

该处预埋钢板尺寸为250×150mm ，即混凝土局部受力面积A=250×150=37500mm 2则混凝土所承受的压应力：MPa 6.6375001071.247A P 3=⨯==σ＜[σb ]=55.0M Pa （满足要求） ⑫、Φ32mm 精轧螺纹钢受拉应力检算：根据图10可知，Φ32mm 精轧螺纹钢所承受的拉力F ＝144.5KN ，则其所承受的拉应力为：MPa 6.1791616105.144A F 3G =⨯⨯⨯==πσ＜[σb ]=550 MPa （满足要求） 3)贝雷梁检算根据贝雷桁架受力特点，其受力检算分两个内容，即：①抗弯能力计算；②桁架挠度计算。

贝雷桁架受力可以简化为图11所示：q=313.8KN/mq=313.8KN/mA CB D图11 贝雷梁受力简化图贝雷梁的力学参数如下：A 、B 点处的弯矩M=9.15618.31321qa 2122=⨯⨯=KN ·m ＜[M]=1576.4 KN ·m （满足要求）AB 段最大弯矩M max根据《路桥施工计算手册》计算AB 段弯矩如下：M =2La q -]L x -)L 2a )(1x a -[(12qLx 21+ 式中：q=36.3KN/m ，L=10m ，x=6m ，q 1=（313.8-36.3）=277.5 KN/mM max =85.296215.277-]106-)102)(161-[(126103.362=⨯+⨯⨯ KN ·m ＜[M]=1576.4 KN ·m （满足要求）⑫ 桁架挠度计算端头弯矩：f c = f d =1)-La 3L a 624EI qaL )L a (2EI 8L a q 3322331+++（ =1)-l013l0164.5009941.2241011036.3)101(24.5009941.28101105.27733223333+⨯⨯⨯⨯⨯++⨯⨯⨯⨯⨯（=-0.61mm 跨中最大弯矩：f max =16EI L a q )La 24-(584EI 3qL 221224- =500994.42.11610101277.5)01124-(5500994.42.1843101036.33222234⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯ =2.7mm ≤[l/400]=25 mm （满足要求）4)牛腿上砂筒检算:砂筒内管采用内径υ119mm 、壁厚4mm 的无缝钢管，高度160mm ，管内填充普通砼。

砂筒外管采用内径υ150mm 、壁厚5mm 的无缝钢管，高度160mm 。

砂筒顶和底焊接20mm 的钢板，砂筒底部留υ28的螺栓孔，便于砂子的流出。

每个0号块有8个牛腿，每个牛腿上放2个砂桶，则每个砂桶所受力：F1＝F2＝F 总÷（8×2）＝1981.68÷16＝123.855KN牛腿上砂筒的荷载小于双臂墩之间底板的砂筒荷载，因此，牛腿上砂筒不进行检算，砂筒的具体检算和荷载试验见双臂墩间砂筒的检算。

3.2、双臂墩身之间荷载检算（一）静载（1）混凝土的重量：作用在托架上的混凝土重量按0#块两墩之间的第一次浇筑的混凝土重量进行计算，其体积 V=69.76m ³，混凝土的总重量为：69.76×26=1813.76KN 。

（2）钢筋的重量按照设计图，0＃块的设计配筋比约为：30941.92/294.75=105Kg/m ³，则可计算出作用在牛腿上的钢筋的重量为：69.76×105=73.25 KN（3）、工字钢横梁的重量：60.49KN（4）、模板的重量：受托架支撑的模板的总面积约为6.5×4+（7.88+8.12）×4×2=154㎡，按每平方米模板重120kg 进行计算，模板总重量为：154×120×10/1000＝184.8 KN 综合(1)～(4)项，总的静载重量为：1813.76+73.25+60.49+184.8＝2132.3 KN（二）活载作用在托架上的活载主要为人员及机械重量，根据施工规范，按照操作平台每平方米面积上布置2.5 KN 进行计算，操作平台总面积约为26㎡，则活载总重量为：26×2.5＝65KN综上所述，作用在平台上的总的重量按公式： F 总＝1.2F 静+1.4F 活 进行计算，则F 总＝1.2F 静+1.4F 活＝1.2×2132.3+1.4×65＝2649.76 KN（三）受力检算1）底板下工字钢（⑥—a 、⑥—b 号）检算：腹板下⑥—a 工字钢（间距30cm ）的受砼荷载q1=0.8×8.12×26=168.896KN/m ，工字钢自重q2=0.68 KN/m ，5#工字钢的重量q3=20.561/(4×6.5)=0.79 KN/m ，则⑥—a #工字钢的受力q=q1+q2+q3=170.366 KN/m ，则M max =84366.1708ql 22⨯==340.7KN ·m ，腹板下工字钢的弯曲应力为： MPa 6.10410857003107.3406max =⨯⨯==W M W σ≤[w σ]=170 MPa(满足要求) 刚度验算： fmax=mm 2.4217141.23843104366.1705EI 384ql 5344=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=≤[l/400]=10 mm （满足要求） 底板下⑥—b 工字钢（间距125cm ）验算：q=1.25×1×26=32.5KN/m ，最大弯矩为M max =845.328ql 22⨯==65KN ·m 则工字钢的应力为：MPa 9.59108570010656max =⨯==W M Wσ≤[w σ]=170 MPa(满足要求) 刚度验算： fmax=mm 4.2217141.23841045.325EI 384ql 5344=⨯⨯⨯⨯⨯=≤[l/400]=10 mm （满足要求） ⑦号工字钢检算，受力图简化如下：腹板下q1=8.12×26×4/2=422.24 KN/m ，底板下q2=32.5×4/2=65 KN/m为了简化计算，将⑦号工字钢按AB 、BC 、CD 三段简支梁计算M AB =M CD =805.124.4228ql 22⨯==58.2KN ·m M BC =84.4658ql 22⨯==157.3 KN ·m ，则⑦号工字钢最大拉应力为 MPa 8.1091432933103.1576max =⨯==W M W σ≤[w σ]=170 MPa(满足要求) 刚度验算：f AB = f CD =mm 1.0322411.23841005.124.4225EI 384ql 5344=⨯⨯⨯⨯⨯=≤[l/400]=2.6 mm （满足要求） f BC =mm 69.4322411.2384104.4655EI 384ql 5344=⨯⨯⨯⨯⨯=≤[l/400]=11 mm （满足要求） 2）预埋钢棒受力检算：因钢棒上工字钢紧贴墩身混凝土表面放置，故仅对钢棒做剪应力检算：钢棒预埋示意图Q=F 总/12=2649.76/12=220.8KNMPa 0.3486593108.22043A 4Q 3s =⨯⨯⨯==τ≤[τ]=85 MPa(满足要求) 3）砂筒检算:根据受力分析，双臂墩间布设的砂筒承受的荷载最大，每个砂筒的荷载为：F=F 总/8=2649.76/8=331.22KNτ=F/A=331.22KN/2433.5mm 2=13.6MPa ≤[τ]=170 MPa(满足要求)A----外砂筒壁的面积：A=3.14×(80-75)2=2433.5 mm 2为了方便0号块底板型钢及模板的拆除，在型钢底部设置了砂筒，由于砂筒是首次采用，因此，对砂筒进行了荷载试验。