汽车荷载的简化计算
汽车等效均布荷载的简化计算(可编辑)
汽车等效均布荷载的简化计算Building Structure设计交流汽车等效均布荷载的简化计算朱炳寅/中国建筑设计研究院汽车（消防车）轮压以其荷载数值大、作用位置不确定够厚，轮压扩散足够充分时，汽车轮压荷载可按均布荷载考及一般作用时间较短而倍受结构设计者关注。
结构设计的关虑。
当覆土层厚度足够时，可按汽车在合理投影面积范围内键问题在于汽车轮压等效均布荷载数值的确定。
轮压荷载作的平均荷重计算汽车的轮压荷载，见表2。
用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了一定难覆土厚度足够时消防车的荷载表2度，一般情况下，要精确计算轮压的等效均布荷载是比较困汽车类型 100kN 150kN 200kN 300kN 550kN2难的，且从工程设计角度看，也没有必要。
“等效”和“折荷载/kN/m 4.3 6.3 8.5 11.3 11.4覆土厚度最小值hmin/m 2.5 2.4 2.4 2.3 2.6减”的本质都是“近似”，且其次数越多，误差就越大。
本文推荐满足工程设计精度需要的汽车轮压等效均布荷载的足够的覆土厚度指：汽车轮压通过土层的扩散、交替和简化计算方法，供读者参考。
重叠，达到在某一平面近似均匀分布时的覆土层厚度。
足够1 影响等效均布荷载的主要因素的覆土厚度数值应根据工程经验确定，当无可靠设计经验1.1跨度时，可按后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽车等效均布荷载的数值与构件的跨度有直接的关系，在相投影面积（图 1）确定相应的覆土厚度为 hmin ，当实际覆土同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载厚度 h≥hmin 时，可认为覆土厚度足够。
的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。
以300kN级汽车为例（图1）：结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，考虑汽车合理间距（每侧600mm）后汽车的投影面积为（8+0.6 ）×（2.5+0.6 ）=26.66m2汽车轮压荷载具有荷载作用位置变化的特性，是移动的活荷载，其最大效应把握困难，且效应类型（弯矩、剪力等）不后轴轮压占全车重量的比例为 240/300=0.8同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近取后轴轮压的扩散面积为 0.8×26.66=21.33m2似的过程。
三轴汽车轴荷计算
计算三轴汽车轴的荷载需要考虑多个因素，包括车辆的总重量、重心位置、轴距、车辆的布局和道路状况。
以下是一个一般性的方法来计算三轴汽车轴的荷载：
1. 确定车辆的总重量：首先，您需要知道车辆的总重量，包括车辆本身的重量以及任何附加负载，如乘客、货物和燃料等。
2. 确定车辆的重心位置：车辆的重心位置是一个重要的参数，它影响到轴荷的分配。
通常情况下，重心位置是相对于车辆前轴的距离。
您可以通过测量或参考车辆的技术规格来确定。
3. 确定车辆的轴距：轴距是车轮之间的距离，通常以前轴和后轴之间的距离来表示。
不同车型的轴距可能会不同。
4. 计算前轴荷载：前轴荷载是指施加在前轴上的重量。
根据车辆总重量、重心位置和轴距，可以使用以下公式来计算前轴荷载：
前轴荷载= (总重量×重心位置) / 轴距
5. 计算后轴荷载：后轴荷载是指施加在后轴上的重量。
可以使用以下公式来计算后轴荷载：
后轴荷载= 总重量- 前轴荷载
6. 计算第三轴荷载（通常是驾驶室后的轴）：如果车辆有第三轴，可以使用类似的方法来计算第三轴的荷载。
需要注意的是，上述计算是一个简化的方法，用于估算轴荷。
在实际应用中，还需要考虑车辆悬挂系统、道路状况、车辆速度、操控等因素。
对于特殊用途车辆（如货车、公交车、卡车等），可能需要更详细的荷载分析和计算。
此外，汽车制造商通常会提供有关车辆荷载分布的详细信息，可供参考。
如果需要准确的轴荷计算，建议咨询专业工程师或使用专业的车辆荷载计算软件。
多轴汽车轴荷的分析与计算
值，则内力相应的应变必然满足应变协调条件。
由超静定结构的余能驻值原理得：
一ｅＸ ａＬ ｉ－Ｉｃ：ａＸｏ！里：ｏ…里锻。：ｏ
（４）
；挚＋｛（骗＋砜峭）－０ 将（”式和式（３）代入（４）式则有：
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将（２）式代入（５）式，则有：
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２计算模型
在建立计算模型的过程中．我们曾建立过如图Ｉ的模型，即假设汽车纵粱为一连续粱，轮胎及悬架 为刚性支承，廷心超静定理论的力法或位移法求解，结果与实际情况相差甚远。后来经过分析发现，轮 胎及悬架是弹｜生元件，应该将其视为弹性支承。为此，我们建立了如图２的模型。
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亭亭
辜
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圈ｌ弹性支承模型
３超静定力法原理和能量原理 对于如图２的模型．其应变余能应为汽车纵梁的应变余能及弹性支座的应变余能之和，因此结构的
下载时间：2010年11月8日
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解得：肖．＝３．５８（ｔ），Ｘ：＝２ ０７６（ｔ）ａ根据Ｃ２） 式求得：Ｋ＝７．４８８（０，砭＝５．９４２（ｔ）。试验值与计
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在以上各式中，巧、Ｋ，、砭Ｐ均可通过基本体系很简单直观地得出，积分项可通过对基本体系作弯
基坑支护设计汽车等效均布荷载计算方法
基坑支护设计汽车等效均布荷载计算方法题，该如何施加，施加多少，现行《建筑基坑支护设计规程》（JGJ120-2012）中并有说明，导致实际基坑支护设计时，汽车超载施加无指导性方法可循。
现笔者仅对自己实际工作中的一些想法，提出自己认为切实可行的做法。
基坑开挖过程中需要土方外运，土方外运一般采用前四后八自卸车外运，所前四后八自卸车就是说前面是双桥4个轮,，后面是双桥8个轮子。
汽车荷载属于动力荷载，当汽车荷载距离基坑坡顶线超过一定距离时，岩土对汽车荷载起缓冲和扩散作用，当汽车荷载距离超过1.0m时，轮压荷载的动力影响已不明显，可取动力系数为1.0。
前四后八荷载主要在后面双桥上，后面双桥轴距1.4m，轮距1.8m，后轮双桥总轴重600kN，前四后八后桥平面尺寸见下图：假设汽车外侧轮距离基坑坡顶线 1.0m，计算汽车等效分布荷载作用大小时，车轮扩散压力扩散角取30°。
后轮双桥轮压的扩散面积为（2.4+2) ×（1.6+2）=15.84m2。
则汽车等效分布荷载P=600kN/15.84 m2=37.88 kPa。
计算车轮荷载等效分布深度时，取车轮扩散压力扩散角取45°，则d=1.0m。
假设汽车外侧轮距离基坑坡顶线 2.0m，计算汽车等效分布荷载作用大小时，车轮扩散压力扩散角取30°。
后轮双桥的轮压的扩散面积为（2.4+4)×（1.6+4）=35.84m2。
则汽车等效分布荷载P=600kN/35.84 m2=16.74kPa。
计算车轮荷载等效分布深度时，取车轮扩散压力扩散角取45°，则d=2.0m。
假设汽车外侧轮距离基坑坡顶线 3.0m，计算汽车等效分布荷载作用大小时，车轮扩散压力扩散角取30°。
后轮双桥的轮压的扩散面积为（2.4+6)×（1.6+6）=63.84m2。
则汽车等效分布荷载P=600kN/63.84 m2=9.40kPa。
汽车荷载的简化计算
汽车等效均布荷载的简化计算朱炳寅中国建筑设计研究院（100044）汽车（消防车）轮压以其荷载数值大、作用位置不确定及一般作用时间较短而倍受结构设计者关注。
结构设计的关键问题在于汽车轮压等效均布荷载数值的确定。
轮压荷载作用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了相当的困难，一般情况下，要精确计算轮压的等效均布荷载是比较困难的，且从工程设计角度看，也没有必要。
“等效”和“折减”的本质都是“近似”，“等效”和“折减”的次数越多其误差就越大。
本文推荐满足工程设计精度需要的汽车轮压等效均布荷载的简化计算方法，供读者参考。
1. 影响等效均布荷载的主要因素1）跨度等效均布荷载的数值与构件的跨度有直接的关系，在相同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。
结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，汽车轮压荷载具有荷载作用位置变化的特性，是移动的活荷载，其最大效应的把握困难，且效应类型（弯矩、剪力等）的不同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近似的过程。
2）动力系数汽车荷载属于动力荷载，板顶填土或面层对汽车动力荷载起缓冲和扩散作用，板顶覆土或面层太薄时，一般可不考虑其有利影响。
而当板顶覆土厚度较大时，轮压荷载对顶板的动力影响已经不明显，可取动力系数为1.0。
见表1。
《荷载规范》表4.1.1中给出的车辆荷载，是一种直接作用在楼板上的等效均布荷载，已考虑了动力系数，可直接采用。
表1 汽车轮压荷载传至楼板及梁的动力系数注：1. 覆土厚度不为表中数值时，其动力系数可按线性内插法确定；2．当直接采用《荷载规范》表4.1.1中第8项规定的数值时，无需再乘以表中数值。
3）覆土层厚度1）《荷载规范》表4.1.1中第8项所规定的汽车荷载，是轮压直接作用在楼板上的等效均布荷载。
2）结构板面的覆土及面层对汽车轮压具有扩散作用(车轮压力扩散角，在混凝土中按45°考虑，在土中可按30°考虑)，覆土越厚，汽车轮压扩散越充分，当覆土层厚度足够厚，轮压扩散足够充分时，汽车轮压荷载可按均布荷载考虑。
汽车等效均布荷载的简化计算
载起缓冲和扩散作用，板顶覆土或面层太薄时，一般可不考
虑其有利影响。而当板顶覆土厚度较大时，轮压荷载对顶板
的动力影响已经不明显，可取动力系数为 1.0(表 1)。《荷
载规范》表 4.1.1 中给出的车辆荷载，是一种直接作用在楼
板上的等效均布荷载，已考虑了动力系数，可直接采用。
汽车轮压荷载传至楼板及梁的动力系数
M e max =0.0368 qel 2 =0.1472 qe 则， qe = 11.2/0.1472
=76 kN/m2，比规范给定的简支单向板等效均布荷载值（35 kN/m2）还大，明显不合理。
（300kN 级）轮压作用下，满足工程设计精度要求的等效荷
载计算表，供设计者选择使用。
（1）不同板跨时，双向板等效均布荷载见表 3。
We learn we go 17
设计交流
Building Structure
相应支承构件（次梁、主梁、柱或墙等）的等效均布荷载应
按《荷载规范》第 4.1.2 条的要求进行相应的折减。
3）由于等效均布荷载与其效应具有一一对应的关系，
不同效应之间的等效均布荷载不同，原则上不能通用。可以
发现，此处对等效均布荷载的折减又是一次更大程度的近似
s =100mm 厚求 qe 。
解：考虑板顶混凝土面层对轮压的扩散作用，在混凝土
内的轮压扩散角按 45°考虑(见图 2)，查《建筑结构静力计 算手册》（第二版）表 4-29，
ax =0.2+2 × 0.1=0.4m ， a y =0.6+2 × 0.1=0.8m ， ax / lx =0.4/2=0.2， a y / lx =0.8/2=0.4， 考虑动力系数后 q = 1.3P /(ax a y ) =244 kN/m2。
关于消防车荷载的简化计算
关于消防车荷载的简化计算规范明确规定了等效均布荷载的计算原则，但由于消防车轮压位置的不确定性，实际计算复杂且计算结果有时与规范数值出入很大，对双向板问题更加突出.为方便设计，并应网友的要求，此处提供满足工程设计要求的等效荷载计算表（此为博主正在编辑整理的书稿内容），供设计者选择使用。
1．不同板跨时，双向板等效均布荷载的简化计算表格表1中列出了在消防车（300kN级）轮压直接作用下，不同板跨的双向板其等效均布荷载简化计算数值，供读者参考。
表1 消防车轮压直接作用下双向板的等效均布荷载2. 不同覆土厚度时，消防车轮压等效均布荷载的简化计算不同覆土厚度时，对消防车轮压等效均布荷载数值的计算可采取简化方法，考虑不同覆土厚度对消防车轮压等效均布荷载数值的影响，近似可按线性关系按表2确定。
表2 消防车轮压作用下，不同覆土厚度时的等效均布荷载调整系数3. 综合考虑板跨和不同覆土层厚度时，消防车轮压等效均布荷载的确定考虑板跨和不同覆土层厚度确定消防车轮压作用下的等效均布荷载数值时，可采用简化计算方法，参考表-3，表-4确定不同板跨、不同覆土层厚度时的等效均布荷载数值。
表3 消防车轮压作用下单向板的等效均布荷载值(kN/m2)表4 消防车轮压作用下双向板的等效均布荷载值(kN/m2)4. 等效均布荷载属于结构估算的范畴，追求过高的计算精度对工程设计而言没有必要。
实际工程中应注意效应的统一性，即注意在不同效应时，等效荷载不可通用。
自从我的《建筑结构设计规范应用图解手册》出版以来，常有读者就第13页表4.1.1-3的“覆土厚度足够”提出量化要求，今补充说明如下：表4.1.1-3 覆土厚度足够时消防车的荷载足够的覆土厚度指：汽车轮压通过土层的扩散、交替和重叠，达到在某一平面近似均匀分布时的覆土层厚度。
足够的覆土厚度数值应根据工程经验确定，当无可靠设计经验时，可按后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽车投影面积确定（如：300kN级汽车，汽车的合理投影面积为（8+0.6）×（2.5+0.6）=26.66m2，后轴轮压占全车重量的比例为240/300=0.8，取后轴轮压的扩散面积为0.8×26.66=21.33m2，相应的覆土厚度为hmin，当实际覆土厚度h≥hmin时，可认为覆土厚度足够）取表中hmin 数值。
汽车荷载的简化计算
汽车等效均布荷载的简化计算朱炳寅中国建筑设计研究院（100044）汽车（消防车）轮压以其荷载数值大、作用位置不确定及一般作用时间较短而倍受结构设计者关注。
结构设计的关键问题在于汽车轮压等效均布荷载数值的确定。
轮压荷载作用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了相当的困难，一般情况下，要精确计算轮压的等效均布荷载是比较困难的，且从工程设计角度看，也没有必要。
“等效”和“折减” 的本质都是“近似”，“等效”和“折减”的次数越多其误差就越大。
本文推荐满足工程设计精度需要的汽车轮压等效均布荷载的简化计算方法，供读者参考。
1. 影响等效均布荷载的主要因素1）跨度等效均布荷载的数值与构件的跨度有直接的关系，在相同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。
结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，汽车轮压荷载具有荷载作用位置变化的特性，是移动的活荷载，其最大效应的把握困难，且效应类型（弯矩、剪力等）的不同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近似的过程。
2）动力系数汽车荷载属于动力荷载，板顶填土或面层对汽车动力荷载起缓冲和扩散作用，板顶覆土或面层太薄时，一般可不考虑其有利影响。
而当板顶覆土厚度较大时，轮压荷载对顶板的动力影响已经不明显，可取动力系数为 1.0。
见表1。
《荷载规范》表4.1.1中给出的车辆荷载，是一种直接作用在楼板上的等效均布荷载，已考虑了动力系数，可直接采用。
2•当直接采用《荷载规范》表 4.1.1中第8项规定的数值时，无需再乘以表中数值。
3）覆土层厚度1）《荷载规范》表4.1.1中第8项所规定的汽车荷载，是轮压直接作用在楼板上的等效均布荷载。
2）结构板面的覆土及面层对汽车轮压具有扩散作用（车轮压力扩散角，在混凝土中按45°考虑，在土中可按30°考虑），覆土越厚，汽车轮压扩散越充分，当覆土层厚度足够厚，轮压扩散足够充分时，汽车轮压荷载可按均布荷载考虑。
(整理)MIDAS计算弯桥及汽车荷载方法.
MIDAS计算弯桥及汽车荷载方法对于弯桥，可以把它简化为单根曲梁、平面梁格计算，也可以用实体单元、板单元计算。
单根曲梁模型。
优点：简单，缺点：几乎所有类型的梁单元都有刚性截面假定、因而不能考虑桥梁横截面的畸变，总体精度较低。
梁格法。
优点：可以直接输出各主梁的内力，便于利用规范进行强度验算，整体精度能满足设计要求。
缺点：它对原结构进行了面目全非的简化，大量几何参数要预先计算准备，如果由计算者手工准备，不仅工作量大，而且人为偏差较难避免。
实体单元、板单元模型。
优点：与实际模型最接近，不需要计算横截面的形心、剪力中心、翼板有效宽度，截面的畸变、翘曲自动考虑；缺点：输出的是梁横截面上若干点的应力，不能直接用于强度计算；不能直接考虑预应力问题。
1 建模以直代曲，划分的单元越多，精度越高。
2 自重梁单元内外侧长度不等造成的扭矩，可通过施加偏心均布荷载或均布扭矩来调整。
3 汽车荷载计算依据规范，按静荷载修正的方法计算。
4 车道定义车道(板单元定义车道面)，车道的横向布置需由用户定义。
最好按偏载定义各车道位置，多车道的横向折减系数由程序自动计算。
程序不能自动考虑汽车荷载的纵向折减，当跨径大于150m时，用户应在定义移动荷载分析子荷载工况时，在系数中自行输入纵向折减系数。
5 注意a. 在定义车道中输入的跨度的用途有两个: 一个是程序根据输入的值按JTGD60-2004的4.3.1条自动选择公路-I级荷载Pk值、按4.3.5自动选择人群荷载标准值；二是用于计算冲击系数，当用户在分析>移动荷载分析控制中选择按输入的跨度计算冲击系数时，将按在定义车道时输入的跨度计算冲击。
b. 在定义车道时，选择跨度实始点的用途: 当用户在分析>移动荷载分析控制中选择按影响线加载长度计算冲击时，程序将根据跨度始点间的距离计算冲击。
6 连续梁桥的各跨跨度不同时，程序自动按在定义车道时输入的各跨跨度中最大值选用Pk值(偏于安全)。
汽车荷载计算
汽车荷载计算
公路车辆荷载通过对实际车辆的轮轴数目、前后轴的间距、轮轴压力等情况的分析、综合和概括，公路桥涵设计规范中规定了桥梁设计采用标准化荷载。
基坑支护设计过程中经常涉及到汽车荷载的超载施加问题，该如何施加，施加多少，现行《建筑基坑支护设计规程》（JGJ120-2012）中并没有说明，导致实际基坑支护设计时，汽车超载施加无指导性方法可循。
现笔者仅对自己实际工作中的一些想法，提出自己认为切实可行的做法。
基坑开挖过程中需要土方外运，土方外运一般采用前四后八自卸车外运，所谓前四后八自卸车就是说前面是双桥4个轮,，后面是双桥8个轮子。
汽车荷载属于动力荷载，当汽车荷载距离基坑坡顶线超过一定距离时，岩土对汽车荷载起缓冲和扩散作用，当汽车荷载距离超过1.0m时，轮压荷载的动力影响已不明显，可取动力系数为1.0。
现就汽车等效分布荷载大小及作用深度的车轮压力扩散角取值不同做出说明：计算等效分布荷载大小时，现行《建筑地基处理技术规范》（JGJ79--2012）压力扩散角取30°；计算等效分布荷载作用深度时，现行《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-2012）土压力扩散角取45°；两者取值不同主要是从安全角度考虑，计算等效分布荷载大小时，取30°对工程安全有利，计算等效分布荷载作用深度时，取45°
对工程安全有利，这也是两本规范土压力扩散角取值不同的原因所在。
通过计算标明基坑边缘车辆超载，距基坑边线距离为1.0~3.0m时，汽车等效局部荷载为35.84~9.40kPa，等效分布深度为1.0~3.0m。
通过以上计算，现对坡顶汽车荷载等效分布荷载及作用深度表作简化，提供如下表格供设计人员设计时使用。
汽车荷载的简化计算
汽车荷载的简化计算集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#汽车等效均布荷载的简化计算朱炳寅中国建筑设计研究院（100044）汽车（消防车）轮压以其荷载数值大、作用位置不确定及一般作用时间较短而倍受结构设计者关注。
结构设计的关键问题在于汽车轮压等效均布荷载数值的确定。
轮压荷载作用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了相当的困难，一般情况下，要精确计算轮压的等效均布荷载是比较困难的，且从工程设计角度看，也没有必要。
“等效”和“折减”的本质都是“近似”，“等效”和“折减”的次数越多其误差就越大。
本文推荐满足工程设计精度需要的汽车轮压等效均布荷载的简化计算方法，供读者参考。
1. 影响等效均布荷载的主要因素1）跨度等效均布荷载的数值与构件的跨度有直接的关系，在相同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。
结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，汽车轮压荷载具有荷载作用位置变化的特性，是移动的活荷载，其最大效应的把握困难，且效应类型（弯矩、剪力等）的不同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近似的过程。
2）动力系数汽车荷载属于动力荷载，板顶填土或面层对汽车动力荷载起缓冲和扩散作用，板顶覆土或面层太薄时，一般可不考虑其有利影响。
而当板顶覆土厚度较大时，轮压荷载对顶板的动力影响已经不明显，可取动力系数为。
见表1。
《荷载规范》表4.1.1中给出的车辆荷载，是一种直接作用在楼板上的等效均布荷载，已考虑了动力系数，可直接采用。
表1 汽车轮压荷载传至楼板及梁的动力系数注：1. 覆土厚度不为表中数值时，其动力系数可按线性内插法确定；2．当直接采用《荷载规范》表4.1.1中第8项规定的数值时，无需再乘以表中数值。
3）覆土层厚度1）《荷载规范》表4.1.1中第8项所规定的汽车荷载，是轮压直接作用在楼板上的等效均布荷载。
汽车等效均布荷载的简化计算
消防车轮压作用下单向板的等效均布荷载值/kN/m2 表 5
板跨/m
覆土厚度/m
≤0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 ≥2.50
≥2
35.0 32.0 29.1 26.1 23.2 20.2 17.2 14.3 11.3
消防车轮压作用下双向板的等效均布荷载值/kN/m2 表 6
简支双向板的绝对最大弯矩 M x max = 0.1434 ×244× 0.4×0.8=11.2 kN.m，
M y max = 0.1176 × 244 × 0.4 × 0.8=9.18 kN.m ＜ M x max =11.2 kN.m，取 M max = M x max =11.2 kN.m。
简支双向板在等效均布荷载作用下的跨中弯矩值查《建 筑 结 构 静 力 计 算 手 册 》 （ 第 二 版 ） 表 4-16 ，
5.0 23.8 22.2 20.6 19.1 17.5 16.0 14.4 12.9 11.3
5.5 21.9 20.6 19.2 17.9 16.6 15.3 14.0 12.6 11.3 ≥6.0 20.0 18.9 17.8 16.7 15.7 14.6 13.5 12.4 11.3
4 结论
过程。同时也再次表明，对等效均布荷载进行所谓精细计算
是没有意义的，计算以满足工程精度为宜。
3 汽车等效均布荷载的简化计算
1）《荷载规范》明确规定了等效均布荷载的计算原则，
但由于消防车轮压位置的不确定性，实际计算复杂且计算结
果有时与规范数值出入很大。特殊情况下（如双向板等），
等效均布荷载的计算结果明显不合理，当支承情况越复杂、
难的，且从工程设计角度看，也没有必要。“等效”和“折
结构的计算简图及受力分析—荷载的简化(建筑力学)
3 按荷载作用的范围分 分布荷载 满布在结构的整个体积内或表面上的的荷载
体积分布荷载，N/m3或kN/m3 作用于整个体积内的分布荷载——结构自重
面分布荷载，N/m2或kN/m2 作用于结构表面的分布荷载——压力
集中荷载 当荷载的分布范围面积远小于结构的尺寸时，则可认为此荷载作 用在结构的一点。单位是N，常用字母F表示。
荷载的分类
荷 载：作用在结构上的主动力 荷载与支座反力都是其他物体作用在结构上的力，统称为作用在结构上的外力。 在外力作用下，结构内各构件之间将产生相互作用的力——内力。 结构或构件的承载能力都直接与内力有关，而内力又是由外力所引起和确定的。 在结构设计中，首先要分析和计算作用在结构上的外力，然后计算结构的内力。 因此，确定结构所受的荷载是对进行受力分析的前提，必须慎重对待。 如将荷载估计过大，则设计的结构尺寸将偏大，造成浪费；如将荷载估计过小， 则设计的结构不够安全。
荷载的分类
在工程实际中，结构所受到的荷载是多种多样的，为了便于分析，将从不 同的角度对荷载进行分类。 1 按作用在结构上的时间分 恒 载 ——长期作用在结构上的不变荷载
恒载的大小和作用位置都不发生变化。如结构的自重、土压力、预应力等。
活 载 ——暂时作用在结构上的可变荷载。 如列车、汽车、吊车、人群、风、雪荷载等。
荷载的简化
作用于实际结构上的荷载可分为体积力和表面力两大类 体积力是作用在构件整个体积内每一点处的，如自重或惯性力等。 表面力则是由其他物体通过接触面传给结构的作用力，如土压力、车辆的轮压力等。 在杆系结构的计算简图中，将杆件简化为轴线，因此不管是体积力还是表面力都简 化为作用在轴线上的力。 荷载按分布情况可简化成线分布荷载、集中荷载和集中力偶。
行车荷载
行车荷载汽车是路基路面的服务对象，路基路面的主要功能是长期保证车辆快速、安全、平稳地通行。
汽车荷载又是造成路基路面结构损伤的主要成因。
因此，为了保证设计的路基、路面结构达到预计的功能，具有良好的结构性能首先应对行驶的汽车进行分析，包括汽车轮重与轴重的大小与特性；不同车型车轴的布置；设计期限内，汽车轴型的分布以及车辆通行量逐年变化的规律；汽车静态荷载与动态荷载特性比较等。
一、车辆的种类道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。
客车又分为小客车、中客车与大客车。
小客车自身重量与满载总重都比较轻，但车速高，一般可达120km/h，有的高档小车可达200km/h以上；中客车一般包括6个座位至20个座位的中型客车；大客车一般是指20个座位以上的大型客车（包括铰接车和双层客车），主要用于长途客运与城市公共交通。
货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。
整车的货厢与汽车发动机为一整体；牵引式挂车的牵引车与挂车是分离的，牵引车提供动力，牵引后挂的挂车，有时可以拖挂两辆以上的挂车；牵引式半挂车的牵引车与挂车也是分离的，但是通过铰接相互连接，牵引车的后轴也担负部分货车的重量，货车厢的后部有轮轴系统，而前部通过铰接悬挂在牵引车上。
货车总的发展趋向是向大吨位发展，特别是集装箱运输水陆联运业务开展之后，货车最大吨位已超过40—50t,汽车的总重量通过车轴与车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以轴重作为荷载标准。
在道路上行驶的多种车辆的组合中，重型货车与大客车起决定作用，轻型货车与中、小客车影响很小，有时可以不计。
但是在考虑路面表面特性要求时，如平整性、抗滑性等，以小汽车为主要对象，因为小车的行驶速度高，所以要求在高速行车条件下具有良好的平稳性与安全性。
二、汽车的轴型无论是客车还是货车，车身的全部重力都通过车轴上的轮子传给路面，因此，对于路面结构设计而言，更加重视汽车的轴重。
由于轴重的大小直接关系到路面结构的设计承载力与结构强度，为了统一设计标准和便于交通管理，各个国家对于轴重的最大限度均有明确的规定。
路面工程第02章行车荷载
第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质§2-1行车荷载汽车是路基路面的服务对象，路基路面的主要功能是长期保证车辆快速、安全、平稳地通行。
汽车荷载又是造成路基路面结构损伤的主要成因。
因此，为了保证设计的路基路面结构达到预计的功能，具有良好的结构性能，首先应对行驶的汽车作分析。
包括汽车轮重与轴重的大小与特性；不同车型车轴的布置；设计期限内，汽车轴型的分布以及车轴通行量逐年增长的规律；汽车静态荷载与动态荷载特性比较等。
一、车辆的种类道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。
客车又分为小客车，中客车与大客车。
小客车自身重量与满载总重都比较轻，但车速高，一般可达120km/h，有的高档小车可达200km/h以上；中客车一般包括6个坐位至20个坐位的中型客车；大客车一般是指20个坐位以上的大型客车包括铰接车和双层客车，主要用于长途客运与城市公共交通。
货车又分为整车、牵引式拖车和牵引式半拖车。
整车的货厢与汽车发动机为一整体；牵引式拖车的牵引车与拖车是分离的，牵引车提供动力，牵引后挂的拖车、有时可以拖挂两辆以上的拖车；牵引式半拖车的牵引车与拖车也是分离的，但是通过铰接相互联接，牵引车的后轴也担负部分货车的重量，货车厢的后部有轮轴系统，而前部通过铰接悬挂在牵引车上。
货车总的发展趋向是向大吨位发展，特别是集装箱运输水陆联运业务开展之后，货车最大吨位已超过40-50吨。
汽车的总重量通过车轴与车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以轴重作为荷载标准，在道路上行驶的多种车辆的组合中，重型货车与大客车起决定作用，轻型货车与中、小客车影响很小，有时可以不计。
但是在考虑路面表面特性要求时，如平整性，抗滑性等，以小汽车为主要对象，因为小车的行驶速度高，所以要求在高速行车条件下具有良好的平稳性与安全性。
二、汽车的轴型无论是客车还是货车，车身的全部重量都通过车轴上的轮子传给路面，因此，对于路面结构设计而言，更加重视汽车的轴重。
汽车荷载的简化计算
汽车等效均布荷载的简化计算朱炳寅中国建筑设计研究院（100044）汽车（消防车）轮压以其荷载数值大、作用位置不确定及一般作用时间较短而倍受结构设计者关注。
结构设计的关键问题在于汽车轮压等效均布荷载数值的确定。
轮压荷载作用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了相当的困难，一般情况下，要精确计算轮压的等效均布荷载是比较困难的，且从工程设计角度看，也没有必要。
“等效”和“折减”的本质都是“近似”，“等效”和“折减”的次数越多其误差就越大。
本文推荐满足工程设计精度需要的汽车轮压等效均布荷载的简化计算方法，供读者参考。
1. 影响等效均布荷载的主要因素1）跨度等效均布荷载的数值与构件的跨度有直接的关系，在相同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。
结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，汽车轮压荷载具有荷载作用位置变化的特性，是移动的活荷载，其最大效应的把握困难，且效应类型（弯矩、剪力等）的不同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近似的过程。
2）动力系数汽车荷载属于动力荷载，板顶填土或面层对汽车动力荷载起缓冲和扩散作用，板顶覆土或面层太薄时，一般可不考虑其有利影响。
而当板顶覆土厚度较大时，轮压荷载对顶板的动力影响已经不明显，可取动力系数为1.0。
见表1。
《荷载规范》表4.1.1中给出的车辆荷载，是一种直接作用在楼板上的等效均布荷载，已考虑了动力系数，可直接采用。
表1 汽车轮压荷载传至楼板及梁的动力系数注：1. 覆土厚度不为表中数值时，其动力系数可按线性内插法确定；2．当直接采用《荷载规范》表4.1.1中第8项规定的数值时，无需再乘以表中数值。
3）覆土层厚度1）《荷载规范》表4.1.1中第8项所规定的汽车荷载，是轮压直接作用在楼板上的等效均布荷载。
2）结构板面的覆土及面层对汽车轮压具有扩散作用(车轮压力扩散角，在混凝土中按45°考虑，在土中可按30°考虑)，覆土越厚，汽车轮压扩散越充分，当覆土层厚度足够厚，轮压扩散足够充分时，汽车轮压荷载可按均布荷载考虑。
2022年一级注册结构工程师《专业考试》下午真题
2022年一级注册结构工程师《专业考试》下午真题2022年一级注册结构工程师《专业考试》下午真题单选题（共40题，共40分）1.某工程采用钢管桩基础，钢材为Q345B（fy′＝305N/mm2，E＝206×103N/mm2），外径d＝950mm，锤击沉桩，试问，满足打桩时桩身不出现局部压屈的最小钢管壁厚（mm），为以下何项数值？（）A.7B.8C.9D.102.某抗震等级为一级的6层框架结构，采用直径600mm混凝土灌注桩基础，无地下室，试问，题12图中有几处不符合《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2022）及《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2022）的构造要求？（）A.1B.2C.3D.≥43.下列关于CFG桩复合地基质量检验方法的叙述，何项符合《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2022）的要求？（）Ⅰ．应采用静载检验处理后地基承载力Ⅰ．应采用静载检验复合地基承载力Ⅰ．应进行静载试验检验单桩承载力Ⅰ．应采用静力触探试验检验处理后地基质量Ⅰ．应采用动力触探试验检验处理后地基质量Ⅰ．应检验桩身强度Ⅰ．应进行低应变动力试验检验桩身完整性Ⅰ．应采用钻芯检验成桩质量A.Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ、ⅠB.Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ、ⅠC.Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ、ⅠD.Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ4.下列关于高层民用建筑抗震观点，哪一项与规范不一致？（）A.高层混凝土框架-剪力墙结构，剪力墙有端柱时，墙体在楼盖处宜设暗梁B.高层钢框架-支撑结构，支撑框架所承担地震剪力不应小于总地震剪力的75%C.高层混凝土结构，位移比计算应采用规定水平地震作用，且考虑偶然偏心影响，楼层层间最大位移与层高之比应采用地震作用标准值，可不考虑偶然偏心D.重点设防类高层建筑应按高于本地区抗震设防一度的要求提高其抗震措施，但抗震设防烈度为9度时应适当提高；适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但其抗震措施6度时不应降低5.下列关于高层建筑结构的一些观点，何项最为准确？（）A.对于超长钢筋混凝土结构，温度作用计算时，地下部分与地上部分结构应考虑不同的“温升”、“温降”作用B.高度超过60m的高层建筑，结构设计时基本风压应增大10%C.复杂高层建筑结构应采用弹性时程分析法进行补充计算，关键构件的内力、配筋应与反应谱法的计算结果进行比较，取较大者D.抗震设防烈度为8度（0.3g）基本周期3s的竖向不规则结构的薄弱层，多遇地震下水平地震作用计算时，薄弱层的最小水平地震剪力系数不应小于0.0486.处于7度区的丙类高层建筑，多遇水平地震标准值作用时，需控制弹性层间位移角，比较下列三种结构体系的弹性层间位移角限值[Ⅰu/h]：体系1，房屋高度为180m的钢筋混凝土框架-核心筒结构；体系2，房屋高度为50m的钢筋混凝土框架结构；体系3，房屋高度为120m的钢框架-屈曲约束支撑结构。
汽车荷载等代土层厚度计算
汽车荷载等代土层厚度计算
汽车荷载等代土层厚度的计算涉及到土壤力学的一些基本原理和公式。
一般情况下，可以使用以下方法进行计算：
1. 确定荷载：首先需要确定汽车的荷载大小。
荷载的大小取决于汽车的类型和重量，一般可通过查阅汽车的技术参数来确定。
2. 选择土壤参数：根据实际情况选择合适的土壤参数，主要包括土壤的承载力和剪切强度。
一般可以通过现场勘测或查阅相关资料来确定土壤参数。
3. 计算土层厚度：根据车辆荷载和土壤参数，可以使用荷载等代原则来计算土层厚度。
荷载等代原则是指将汽车的荷载均匀地分布在土层上，使得所施加的单位面积荷载与实际情况下的应力相等。
根据这个原则，可以使用下述公式进行计算：
地面反力 = 荷载 / (2 ×土层厚度) （单位：N/m²）
土层厚度 = 荷载 / (2 ×地面反力) （单位：米）
上式中，荷载单位为牛顿（N），地面反力单位为牛顿/平方
米（N/m²）。
需要注意的是，这种方法只是一种简化计算方法，实际情况中还需要考虑到土壤的其他力学性质和荷载分布的非均匀性等因素。
因此，在实际工程应用中还需要结合实际情况和土壤力学
的更详细计算方法来进行准确的计算。
另外，强烈建议在进行土层厚度计算时，寻求专业人士的帮助和指导。
汽车荷载规范的编制说明
6 汽车及人群荷载6.0.1 《标准》（97）中的车辆荷载在形式上为四个等级，即汽车—超20级、挂车—120；汽车—20级、挂车—100；汽车—15级、挂车—80；汽车—10级、履带—50。
同时规定，新建公路桥涵的设计不采用汽车—15级、挂车—80荷载，只是为便于国家统计工作的连续性而保留这一级荷载。
《标准》（97）所规定的以车队为计算荷载图式的车辆荷载标准，是设计公路桥梁及其它构造物所规定的计算荷载。
为了保证桥梁的安全储备和使用寿命，对桥上实际行驶的车辆轴重和总重必须予以严格限制，一般情况下，不允许采用设计的极限值。
因此，设计轴荷载多大，桥上实际行驶车辆的轴荷载也允许多大，这是不对的，车辆设计荷载与车辆轴载、总载限制是两个不同的概念，不可混为一谈。
世界上有一些国家制定了车辆轴载限值标准。
他们在制定设计车辆荷载标准及车辆轴重限值时，除了考虑本国的国民经济发展水平外，同时考虑了采用重型汽车提高轴重限值而获得的运输经济效益与相应增加的公路基本建设投资及原有公路网的补强改造费用之间的合理平衡。
由于提高轴重对公路投资的影响十分惊人，长期以来，各国政府都采用了极其慎重的态度。
表6.0.1-1列出了几个经济较发达国家车辆荷载设计值和允许轴载值，表6.0.1-2列举了一些国家和地区的轴载限值。
现行公路桥涵结构设计用车辆荷载标准模式是根据我国建国以后公路上交通荷载的实际情况，经过相当长时期的分析、研究和修正确定的。
经过几十年的修订、完善，其分级逐步完善、科学、合理，基本适应了我国公路桥涵结构发展的需求。
1972年，在修订《标准》时，对原车辆荷载标准进行了一次检查，一方面向用车单位作调查，另一方面对按标准设计的桥梁通过一些重型卡车的能力作了计算比较。
调查及计算分析的结果是：公路上最常行驶的车辆，解放牌一级总重不超过100kN，改装后的黄河牌和一些越野车总重不超过300kN，这些都不超过或略超过标准车加重车，对较重的车要加以验算。
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汽车等效均布荷载的简化计算
朱炳寅
中国建筑设计研究院（100044）
汽车（消防车）轮压以其荷载数值大、作用位置不确定及一般作用时间较短而倍受结构设计者关注。
结构设计的关键问题在于汽车轮压等效均布荷载数值的确定。
轮压荷载作用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了相当的困难，一般情况下，要精确计算轮压的等效均布荷载是比较困难的，且从工程设计角度看，也没有必要。
“等效”和“折减”的本质都是“近似”，“等效”和“折减”的次数越多其误差就越大。
本文推荐满足工程设计精度需要的汽车轮压等效均布荷载的简化计算方法，供读者参考。
1. 影响等效均布荷载的主要因素
1）跨度
等效均布荷载的数值与构件的跨度有直接的关系，在相同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。
结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，汽车轮压荷载具有荷载作用位置变化的特性，是移动的活荷载，其最大效应的把握困难，且效应类型（弯矩、剪力等）的不同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近似的过程。
2）动力系数
汽车荷载属于动力荷载，板顶填土或面层对汽车动力荷载起缓冲和扩散作用，板顶覆土或面层太薄时，一般可不考虑其有利影响。
而当板顶覆土厚度较大时，轮压荷载对顶板的动力影响已经不明显，可取动力系数为1.0。
见表1。
《荷载规范》表4.1.1中给出的车辆荷载，是一种直接作用在楼板上的等效均布荷载，已考虑了动力系数，可直接采用。
表1 汽车轮压荷载传至楼板及梁的动力系数
注：1. 覆土厚度不为表中数值时，其动力系数可按线性内插法确定；
2．当直接采用《荷载规范》表4.1.1中第8项规定的数值时，无需再乘以表中数值。
3）覆土层厚度
1）《荷载规范》表4.1.1中第8项所规定的汽车荷载，是轮压直接作用在楼板上的等效均布荷载。
2）结构板面的覆土及面层对汽车轮压具有扩散作用(车轮压力扩散角，在混凝土中按45°考虑，在土中可按30°考虑)，覆土越厚，汽车轮压扩散越充分，当覆土层厚度足够厚，轮压扩散足够充分时，汽车轮压荷载可按均布荷载考虑。
当覆土层厚度足够时，可按汽车在合理投影面积范围内的平均荷重计算汽车的轮压荷载，见表2。
表2 覆土厚度足够时消防车的荷载
足够的覆土厚度指：汽车轮压通过土层的扩散、交替和重叠，达到在某一平面近似均匀分布时的覆土层厚度。
足够的覆土厚度数值应根据工程经验确定，当无可靠设计经验时，可按后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽车投影面积（图1）确定相应的覆土厚度为h min，当实际覆土厚度h≥h min时，可认为覆土厚度足够。
以300kN级汽车为例（图1）：
考虑汽车合理间距（每侧600mm）后汽车的投影面积为（8+0.6）×（2.5+0.6）=26.66m2后轴轮压占全车重量的比例为240/300=0.8
取后轴轮压的扩散面积为0.8×26.66=21.33m2
根据后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽车投影面积有：
0)
2
2
tan
30
h
h+
+≥21.33，
+
=
)(
2(h
2
30
2
2(
tan
tan
)
2
30
则：h≥2.28m，取h=2.3m，此时可确定为覆土层厚度足够，车身合理投影范围内的平均重量为300/26.66=11.3 kN/m2
图1 足够的覆土层厚度计算示意（单位：m）
2. 等效均布荷载的折减
1）《荷载规范》按跨中弯矩相等的原则进行等效荷载的计算，并将其用于所有的各类构件（板、梁、柱和墙等）全部效应（弯矩、剪力、轴力等）的设计计算。
采用的是按构件类型及从属面积折减的方法。
2）对现浇梁板结构，汽车轮压荷载在地下结构顶板及顶板梁内都有分布和传递，结构设计时可将轮压荷载按：楼板→次梁→主梁的路径传递，以简化设计过程。
楼板传递给相应支承构件（次梁、主梁、柱或墙等）的等效均布荷载应按《荷载规范》第4.1.2条的要求进行相应的折减。
3）由于等效均布荷载与其效应具有一一对应的关系，不同效应之间的等效均布荷载不同，原则上不能通用。
可以发现，此处的等效均布荷载的折减又是一次更大程度的近似过程。
同时也再次表明，对等效均布荷载进行所谓精细计算是没有意义的，计算以满足工程精度为宜。
3. 汽车等效均布荷载的简化计算
1）《荷载规范》明确规定了等效均布荷载的计算原则，但由于消防车轮压位置的不确定性，实际计算复杂且计算结果有时与规范数值出入很大。
特殊情况下（如双向板等），等效均布荷载的计算结果明显不合理，当支承情况越复杂、局部荷载的作用面积越小、板顶面层或覆土层很薄时，等效均布荷载的数值偏差幅度越大，因此，应注意对等效均布荷载的比较并合理取值。
举例说明如下：
某简支双向板，跨度y x l l ==2m ，板厚h =150mm ，其上作用有300kN 级消防车，已知后轴轮压P=60kN ，轮压着地面积为0.2×0.6m ，动力系数1.3，板顶面混凝土面层s =100mm 厚求e q 。
解：考虑板顶混凝土面层对轮压的扩散作用，在混凝土内的轮压扩散角按45°考虑(见图2)，查《建筑结构静力计算手册》（第二版）表4-29，x a =0.2+2×0.1=0.4m ，y a =0.6+2×0.1=0.8m ，x x l a /=0.4/2=0.2，x y l a /=0.8/2=0.4，考虑动力系数后)/(3.1y x a a P q ==1.3×60/(0.4×0.8)=244 kN/m 2
简支双向板的绝对最大弯矩1434.0max =x M ×244×0.4×0.8=11.2 kN.m ，
1176.0max =y M ×244×0.4×0.8=9.18 kN.m ＜max x M =11.2 kN.m ，
取max max x M M ==11.2 kN.m
简支双向板在等效均布荷载作用下的跨中弯矩值查《建筑结构静力计算手册》（第二版）表4-16，max e M =0.03682l q e =0.1472e q 则，=e q 11.2/0.1472=76 kN/m 2，比规范给定的简支单向板等效均布荷载值（35 kN/m 2）还大，明显不合理。
图2 简支双向板在汽车轮压作用下的等效均布荷载计算
2）为避免上述问题的出现，实际工程中可按线性关系确定等效均布荷载的数值。
为方便设计，此处提供在消防车（300kN 级）轮压作用下，满足工程设计精度要求的等效荷载计算表，供设计者选择使用。
（1）不同板跨时，双向板等效均布荷载见表3。
表3 消防车轮压直接作用下双向板的等效均布荷载
（2）不同覆土厚度时，消防车轮压等效均布荷载的调整系数，按表4确定。
表4 消防车轮压作用下，不同覆土厚度时的等效均布荷载调整系数
（3）综合考虑板跨和不同覆土层厚度时，消防车轮压等效均布荷载见表5、6。
表5 消防车轮压作用下单向板的等效均布荷载值(kN/m2)
表6 消防车轮压作用下双向板的等效均布荷载值(kN/m2)
4. 结论
1）汽车的等效均布荷载与板跨、覆土层厚度等密切相关；
2）汽车的等效均布荷载还与效应的选择有关，效应不同等效均布荷载的数值也不相同，不同效应之间等效均布荷载不可通用。
3）规范按跨中弯矩相等的原则确定等效均布荷载，并将其用于所有效应的计算。
4）等效均布荷载的计算属于结构估算的范畴，其本质就是一种近似。
追求过高的计算精度对工程设计而言完全没有必要。
实际工程中可采用简化计算方法确定等效均布荷载，以满足工程精度要求为宜。