7.计算书7.1墩柱系梁计算书本标段拟采用在墩柱上预留孔穿钢棒搭设支承平台施工。

在墩身预埋PVC管，拆模后穿设9cm的钢棒，钢棒上架设两组I40b的工字钢作为承重主梁，主梁上铺设I16的工字钢作为分配梁。

本标段墩柱系梁截面尺寸均为2.0m×1.8m，考虑最不利情况，按柱间距最大的墩柱作为计算模型，取王元大桥左线15#墩墩柱系梁。

墩柱系梁简图如下：7.1.1支承平台布置墩柱系梁施工支承平台采用在两墩柱上各穿一根3m长φ9cm钢棒，上面采用墩柱两侧各一根12m(墩心距为7.0米，墩柱直径为2.2米，总长36.8米，故选择两根6米长工字钢对接，在接头处的两侧及顶面、底面用2cm厚20cm长16cm 宽的钢板焊接，安装时接头放置在中墩支点处)长I56a工字钢做横向主梁。

主梁上面安放一排单根长3m的I16工字钢，间距为50cm作为分布梁。

分布梁上铺设墩柱系梁底模，在I56a和I16工字钢之间安装木楔块调节底板标高偏差。

传力途径为：墩柱系梁底模——纵向分布梁（I16工字钢）——横向主梁（I56a工字钢）——支点φ9cm钢棒。

7.1.2计算参数计算依据及采用程序本计算书采用的规范如下：《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）《路桥施工计算手册》其他现行相关规范、规程主要材料1）I16工字钢截面面积为：A=2611mm2截面抵抗矩：W=140.9×103mm3截面惯性矩：I=1127×104mm4弹性模量E=2.1×105Mpa钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。

2）I56a工字钢横向主梁采用2根I56a工字钢，横向间距为220cm。

截面面积为：A=13538mm2，X轴惯性矩为：I X=65576×104mm4，X轴抗弯截面模量为：W X=2342×103mm3，钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。

3）钢棒钢棒采用φ90mm高强钢棒(A45)，截面面积为：A=3.14×452=6358.5mm2惯性矩为：I=πd4/32=3.14×904/32=643.8×104mm4截面模量为：W=πd3/32=7.15×104mm3抗剪强度设计值［τ］=125Mpa。

7.1.3设计荷载1）砼自重砼自重统一取200cm梁高为计算荷载，砼方量：V=1.8×2.0×(7.0-2.2)=17.28m3，钢筋砼按26KN/m3计算，砼自重：G=17.28×26=449.28KN均布每延米荷载：q1=449.28KN/(7.0-2.2)m=93.6kN/m2) 组合钢模板及连接件0.95kN/m2，侧模和底模每延米共计18.24m2，q2=3.61kN/m3) I16工字钢: 3m长I16工字钢间距0.5m，每延米2根共计6米，工字钢单位重0.205KN/m,合计：q3=6×0.205=1.23kN/m4）I56a工字钢:共2根，单根长12米，共重：2×12×106.27kg=2550.48kg q4=2.125KN/m5) 施工荷载:小型机具、堆放荷载：q5=2.5KPa振捣混凝土产生的荷载：q6=2KPa荷载组合及施工阶段系梁自重及支架自重均按恒载考虑组合系数1.2，施工荷载按活载考虑组合系数1.4。

1）I16工字钢分布梁计算模型：I16工字钢分布梁直接承受底模以上的自重，I16工字钢分布在圆柱两侧的I56a工字钢上，两工字钢主梁紧贴圆柱，间距按圆柱直径2.20cm，故I16工字钢分布梁计算跨径为220cm，系梁底宽为180cm，按简支梁计算，如下图:分布梁计算受力模型2）工字钢主梁计算模型：工字钢主梁承受由每根分布梁传来的重力，按均布荷载考虑，两根工字钢各承受一半的力，工字钢搭在两圆柱预埋的钢棒上，故工字钢计算跨径为两圆柱中心的间距，取为7.0m。

计算简图如下：主梁计算受力模型3）钢棒计算模型钢棒为悬臂结构模型，此墩柱为双柱墩，系梁砼强度达到设计值80%以上，卸载落梁，两个墩上的钢棒按照均衡受力考虑。

因工字钢紧贴墩柱放置，故只需验算钢棒的抗剪承载力。

受力简图如下:7.1.4计算结果1）I16工字钢分布梁计算荷载q=1.2×(q1+q2+q3)+1.4×(q5+q6)×1.8=1.2×(93.6+3.61+1.23)+1.4×(2.5+2)×1.8=129.468KN/mI16工字钢分布梁布设间距0.5m，单根承受0.5×129.468=64.734KN则单根槽钢在系梁底位置均布荷载q=64.734/1.8=35.936KN/M计算跨径2.2m跨中弯矩：M=ql2/8=35.936×2.22/8=21.758KN.Mσ=M/W=21.758/140.9×103mm3=154MPa＜【215MPa】由结构力学均布荷载下的跨中最大挠度计算公式：f=5ql4/384EI=5×35.936×2.24/384×2.1×1127=4.631mm<[f]=l0/400=2200/400=5.5mm(满足要求)2）I56a工字主横梁计算荷载：q=1.2×(q1+q2+q3+q4)+1.4×(q5+q6)×1.8=1.2×(93.6+3.61+1.137+2.125)+1.4×(2.5+2)×1.8=131.91KN/mI56c工字钢设两根，单根承受q=0.5×131.91KN=65.953KN/M计算跨径7.0m跨中弯矩：M=65.953×72/8=403.96KN.Mσ=M/W=403.96/2342×103mm3=172MPa＜【215MPa】跨中挠度：f=5ql4/384EI=5×65.953×74/(384×2.1×65576)=14.973m<[f]=l/400=7.0/400=17.5mm3）钢棒切应力计算荷载：q=1.2×(q1+q2+q3+q4)+1.4×(q5+q6)×1.8=1.2×(93.6+3.61+1.137+2.125)+1.4×(2.5+2)×1.8=65.953KN/mQ={65.953×(7.0-2.2)+2.125×(24-(7.0-2.2)×2)/2}/2=165.937KNτ=4/3×Q/A=4/3×165.937×103/6358.5=34.796MPa<[τ]=125Mpa结论:综合以上计算得知，此墩柱系梁支架能满足施工受力要求。

7.2脚手架设计及受力验算首先对提升机脚手架材料进行初选择，并通过严格检算来验证所选材料是否符合相关规范要求，提升机脚手架拟采用2根I32a工字钢作为主梁，8根【14a槽钢作为纵、横梁，Φ40mm钢棒作为插入墩身的主要承购构件，纵、横梁上部布置12m高双排Φ48钢管脚手架，脚手架架上满铺脚手板。

1.荷载取值恒载：竖向钢管（Φ48mm×3.5mm）自重：g=3.14×（0.0242-0.02252）×7850×10=17.2N/mq=12×（12+3）×2×2×17.2=12384N=12.38KN横向及斜向钢管自重（共9层）：Q=9×(9.1+4.6)×2×2×17.2+（12+8）×4×4×17.2=9859N=9.86KNΦ25连接钢筋自重：(8+3)×4×9×0.8×3.85=1219 N=1.22 KN扣件自重：按850个计，每个取重量最大的1.6kg共计1.6×850×10=11200N=13.6KN钢管脚手架等自重小计：12.38+9.86+13.6+1.22=37.06KN脚手板自重按满铺取0.15KN/m2×7=1.05KN/m2纵横梁自重：14.53×2×2×10=581.2N/m=0.6KN/m主梁自重：52.69×10=526.9N/m=0.5KN/m横载合计（转为线荷载）：Q1=37.06/(9.1+4.6)/2+0.6+0.5+1.05×0.8=3.29KN/m活载：施工人员等荷载：1.0kpa×0.8=0.8KN/m荷载组合：横载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4q=3.29×1.2+0.8×1.4=5.07KN/m,每根纵梁承受线荷载为2.54 KN/m 2、纵梁验算根据《路桥施工计算手册》差得：M max=0.125×q×l2=0.125×2.54×7.5×7.5=17.86 KN.m2[14a槽钢截面抵抗矩W=80.5×2=161cm3δmax= M max/W=17.86/161=110.93Mpa<[δ]=145Mpa 满足要求。

3.横梁验算纵梁将荷载传给横梁，其集中荷载为P=2.54×7.5/2×2=19.05KN只有在集中荷载作用下弯矩为：Wmax=19.05×1.2=22.86 KN.m。

只有在均布荷载作用下弯矩为W=1/2×q×l2=1.83 KN.m。

经叠加后支座处弯矩最大Mmax=22.86+1.83=24.69 KN.m根据《路桥施工计算手册》查得：2【14a槽钢截面抵抗矩W=80.5×2=161cm3δmax= M max/W=24.69/161=153.35Mpa>[δ]=145Mpa能够满足《钢结构》中[δ]=215 Mpa4.主梁验算每根I32a工字钢主要承受集中荷载：P=4.72×(9.1+4.6)/2=32.33 KNW max=32.33×1.4=45.26 KN.mI32a工字钢载面抵抗矩W=692cm3δmax= M max/W=45.26/692=65.4Mpa<[δ]=145Mpa满足要求。