第三讲：车辆荷载(部分)
行车荷载
第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质第一节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。
而其中汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主要成因。
一．车辆的种类道路上通行的汽车车辆主要分为客车和货车两大类。
其中：客车：小客车、中客车、大客车货车：整车、牵引式挂车、牵引术半挂车汽车的总荷载通过车辆与车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以轴载作为荷载的标准。
二. 汽车的轴型我国公路与城市道路路面设计规范中均以100KN作为设计标准轴重。
整车客货车：1.前轴：两个单轮组成的单轴约占1/3/。
极少数为双轴单轮约占1/2。
2.后轴：有单轴、双轴、三轴类型。
大部分为双轴双轮。
三．汽车对道路的静态压力1.定义：汽车在道路上行驶可分为停驻状态和行驶状态。
当汽车处于停住状态时，对路面的作用为静态压力主要是由轮胎传给路面的垂直压力p，它的大小受下述因素的影响。
2.影响因素：a．汽车轮胎的内力pi；b.轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形态；c.轮载的大小。
3.半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，且a、b差别不大。
路面设计中以圆表示。
四.运动车辆对道路的动态影响因为路面不平整车身震动，车轮实际上是以一定的频率和振幅在路面上跳动，轮载成动态波动。
行车荷载的重复作用：弹性材料：疲劳性质弹塑性材料：变形累积五．交通分析1.交通量：一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量。
对于路面结构设计不仅要求收集交通总量，还必须区分不同车型2.轮载的组成和等效换算：标准：双轮组单轴载100KN作为标准轮载。
等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载的作用下达到相同的破坏程度为根据的。
第二节环境因素影响直接暴露于空气中，受温度、湿度影响大。
温度的影响作用1.影响机理路基土和路面材料的体积会随着路基路面结构内部的温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩。
由于温度和湿度在路基路面结构内部的变化沿深度方向是不均匀的，所以不同深度处胀缩的变化也是不同的。
汽车荷载的说明
桥梁的设计荷载2.1.1 公路桥涵的汽车荷载《公路桥涵设计通用规范》（JDG D60-2004）将公路桥梁汽车荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级两个等级。
汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。
车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。
桥梁结构的整体计算采用车道荷载：桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。
车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加。
车道荷载的计算图式如图2-3所示。
图2-3 公路桥梁车道荷载公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为＝10.5kN/m，集中荷载标准值按表 2-4选取：k q k P 表2-4 公路桥梁集中荷载标准值计算跨径集中荷载标准值k P 备注5m ≤L480kN m 305m <<L采用直线内插求得50m ≥L360kN计算剪力效应时，上述荷载标准值应乘以1.2的系数。
公路-Ⅱ级车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值为公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍。
车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个影响线峰值处。
k q k P 公路桥梁车辆荷载的立面、平面尺寸如图2-4，其主要技术指标规定如表2-5。
公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。
(a) 立面 (b) 平面 图2-4 公路桥梁车辆荷载布置图(单位：kN.m) 表2-5 公路桥梁车辆荷载主要技术指标项 目 单 位 技 术 指 标项 目 单 位 技 术 指 标车辆重力标准值 kN 550 轮距m 1.8 前轴重力标准值 kN 30 前轮着地宽度及长度 m 0.3×0.2 中轴重力标准值kN2×120中、后轮着地宽度及长度m0.6×0.2后轴重力标准值kN 2×140 车辆外形尺寸(长×宽)m 15×2.5轴距m3+1.4+7+1.4公路工程技术旧标准中把大量、经常出现的汽车荷载排列成车队形式，作为设计荷载，把偶然、个别出现的平板挂车和履带车作为验算荷载。
《荷载与结构计算方法》第三讲
其值分别为（迎风面的风压力）
q1和q2（背风面的风吸
力），风压高度变化系数μ z按柱顶标高取值，其中： 作用于柱顶以上的风荷载，通过屋架以集中力Fw形式施 加于排架柱顶，（其值为屋架高度范围内的外墙迎风面、
q wk B
背风面的风荷载及坡屋面上风荷载的水平分力的总和）。
排架风荷载计算
FW
基本公式 w k s z w0 , q wk B (1)风 压 高 度 变 化 系 数 柱高： h1 10.5 0.3 10.8m , z 1 1
第四节 顺风向结构风荷载效应计算
一、结构的风力和风效应 PL 截面 风速 B PM PD
流经任意截面物体所产生的力 结构上的风力 顺风向力→PD 、 横风向力→ PL 、扭力矩→ PM 结构的风效应
~ 由风力产生的结构位移、速度、加速度响应、扭转响应
二、风荷载计算基本公式： 1、平均风下结构的静力风载
dldd考虑顺风向动力作用效应脉动效应与横风向动力作用效应风振效应的最大值不一定在同一时刻发生采用平方和开方近似估算总的风动力效应结构总风效应结构顺风向静力效应结构顺风向脉动效应结构横风向风振效应101500101500101500风压高度变化系数基本公式101500101500101500风压高度变化系数基本公式二结构横向风力和风效应1结构横向风力跨临界范围亚临界范围的结构横风向作用具有周期性结构横向风作用力p62468st斯脱罗哈数对圆形截面结构取02dldd考虑顺风向动力作用效应脉动效应与横风向动力作用效应风振效应的最大值不一定在同一时刻发生采用平方和开方近似估算总的风动力效应结构总风效应结构顺风向静力效应结构顺风向脉动效应结构横风向风振效应
风压高度变化系数z (z)=任意高度处的风压wa(z)/基本风压w0
《行车荷载分析》课件
动态分析方法
01
动态分析方法考虑了车辆行驶过程中产生的动态效应，通过模拟 车辆行驶时的振动和冲击，对道路结构进行更精确的受力分析。
02
动态分析方法的优点是能够更准确地反映道路结构的实际受力情 况，适用于对复杂道路结构和特殊车辆行驶情况进行精确分析。
03
动态分析方法的缺点是计算复杂，需要更多的计算资源和 时间。
性。
铁路桥梁的行车荷载分析
01
02
03
04
铁路桥梁的特点
承载能力要求高、结构稳定性 要求严格、列车行驶速度高。
列车类型与分布
不同类型列车的重量、尺寸、 轴重等参数，以及在铁路线上
的分布情况。
列车行驶状态
列车行驶速度、制动、加速等 对桥梁结构的动态影响。
桥梁响应分析
通过分析桥梁的振动、变形和 应力等响应，评估铁路桥梁的
05
行车荷载的优化设计
行车荷载的合理分布
总结词
优化行车荷载分布是提高桥梁承载能力和安全性的关键。
详细描述
在桥梁设计过程中，应充分考虑不同车辆的重量、尺寸和行驶轨迹，合理分布 行车荷载，避免出现应力集中或过载的情况，确保桥梁的安全性和稳定行车冲击可以降低对桥梁结 构的损伤，提高桥梁的使用寿命。
04
行车荷载对结构的影响
行车荷载引起的振动
振动类型
行车荷载引起的振动包括垂直振动、水平振动和扭转振动。这些 振动会对结构产生疲劳损伤和共振效应。
疲劳损伤
长期受到行车荷载振动的结构会出现疲劳损伤，导致结构强度降低 和寿命缩短。
共振效应
当行车荷载的频率与结构的自振频率相近时，会产生共振效应，放 大振幅，对结构造成严重破坏。
桥面平整度
行车荷载(朱明浩、叶庭庭)
铰接车
整车
4
牵引式挂车
5
牵引式半挂车
汽车的总荷载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载作为荷载标准。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 求是，如平整性、抗滑性等，以小汽车为主要对 象，因为小汽车的行驶速度高，所以要求在高速 行车条件小具有良好的平稳性与安全性。
由交通调查得到某类车辆 每日通行的轴载数，乘以 相应的轴载谱百分率，即 可推算出所有车辆各级轴 载的作用次数。
27
道路上行驶的汽车轴载与通行次数可以按照等效原则换算 为某一标准轴载的当量通行次数，我国水泥混凝土路面设 计规范和沥青路面设计规范均选用双轮组单轴轴载l00kN 作为标准轴载。
各种轴载的作用次数进行等效换算的原则是，同一种路面 结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。
轮载的循环重复作用
汽车荷载对路面的多次重复作用也是一项重要的动态影响 。 1、弹性材料在重复荷载作用下，呈现出材料的疲劳性质 ，也就是材料的强度将随荷载重复次数的增加而降低。 2、弹塑性材料，如土基和柔性路面，在重复荷载作用下 ，将呈现出变形的逐渐增大，称为变形的累积。
所以对于路面设计，不仅要重视轴重静力与动力的量值， 道路通行的各类轴载的通行数量也是重要的因素。
P －作 用在车 轮上的 荷载
p－轮胎 接触压
力
δ－接触 面当量 圆半径
14
对于双轮组车轴，每一侧的双轮用一个圆表示， 称为单圆荷载；则称双圆荷载。其当量圆直径 分别按下式计算：
d 4P
p
双圆荷载当量圆直径
D 8P 2d
p
单圆荷载当量圆直径
工程施工车辆荷载取值(3篇)
第1篇一、荷载取值考虑因素1. 工程类型：不同类型的工程对车辆荷载的要求不同。
如道路、桥梁、隧道等大型工程项目，荷载取值较高；而小型土木工程，如房屋修缮、绿化等，荷载取值相对较低。
2. 车辆类型：不同类型的车辆荷载差异较大。
如挖掘机、装载机等大型设备，其荷载取值较高；而小型车辆如面包车、轿车等，荷载取值相对较低。
3. 施工场地条件：施工场地条件对车辆荷载取值也有一定影响。
如平坦开阔的场地，荷载取值可适当提高；而地形复杂、路况较差的场地，荷载取值应适当降低。
4. 施工阶段：施工阶段不同，车辆荷载取值也有所区别。
如施工初期，工程结构尚未稳定，荷载取值应适当降低；施工后期，工程结构趋于稳定，荷载取值可适当提高。
5. 地质条件：地质条件对车辆荷载取值有直接影响。
如地基承载力较高、土质较硬的场地，荷载取值可适当提高；而地基承载力较低、土质较软的场地，荷载取值应适当降低。
二、荷载取值方法1. 查阅相关规范：根据我国相关工程规范，如《公路工程技术标准》、《建筑工程施工质量验收统一标准》等，确定车辆荷载取值范围。
2. 考虑工程实际情况：根据工程类型、车辆类型、施工场地条件、施工阶段和地质条件等因素，对规范中的荷载取值进行调整。
3. 交通安全系数：为保障交通安全，应在荷载取值的基础上，考虑交通安全系数。
交通安全系数一般取值范围为1.1～1.2。
4. 综合分析：综合考虑以上因素，确定合理的车辆荷载取值。
三、荷载取值注意事项1. 严格遵循规范要求，确保荷载取值符合工程实际需求。
2. 定期检查和维护施工场地，确保场地条件满足荷载要求。
3. 加强施工现场管理，严格控制车辆荷载，避免超载现象。
4. 加强对施工人员的安全教育，提高安全意识。
总之，工程施工车辆荷载取值是一项系统工程，需要综合考虑多方面因素。
只有合理确定荷载取值，才能确保施工安全和工程质量，为我国工程建设事业做出贡献。
第2篇一、车辆荷载取值原则1. 安全性原则：车辆荷载取值应确保施工过程中，设备、路基和工程结构的安全，避免因超载导致的设备损坏、路基沉降、结构破坏等问题。
汽车荷载
结构所承受的汽车荷载大小，取决于汽车荷载的类型，和汽车荷载的横向分布系数，而与所填入的车道数无关（如果有的话）。
λ对于预制、拼装的T梁、空心板等结构，其横向分布系数可能是小于1的小数；λ对于整体箱梁、整体板梁等结构，其分布系数就是其所承受的汽车总列数，考虑横向折减、偏载后的修正值。
例如，对于一个桥面4车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为4 x 0.67（四车道的横向折减系数）x 1.15（经计算而得的偏载系数）= 3.082。
汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影响。
人群效应和满人效应λ对于人群效应和满人效应，程序进行加载时，既考虑了人行道宽度（或满人总宽度），又考虑了横向系数。
λ对于整体箱梁、整体板梁等结构，若如实填写了人行道宽度（或满人总宽），则横向分布系数只需填1。
λ对于预制、拼装的T梁、空心板等结构，用户应区分计算而得的横向分布系数是否包含了宽度的影响，若已含宽度影响，则宽度值填1即可。
λ用桥梁博士工具中计算所得的人群横向分布系数是包括了宽度影响的。
其它荷载的横向分布系数与此相似。
关键是用户应该理解上面所列的对最终效应的解释。
2. 如果是横向加载，则效应计算如下：汽车效应=λ多列汽车加载的效应x汽车横向分布系数x折减系数。
此处的多列车效应，是根据用户输入的车道数，通过影响线加载而得；不是简单的一列车的倍数。
λ汽车冲击力= 汽车效应x冲击系数。
此时用户应自己输入汽车冲击系数，因为横向加载不知道结构的纵向特征。
挂车效应=λ一辆挂车加载效应x挂车的横向分布系数。
人群效应= 人群集度x人行道宽度x人群横向分布系数。
λ满人效应=λ人群集度x满人总宽度x满人横向分布系数。
特载效应= 一辆特载效应x特载横向分布系数。
λ特殊车列效应=λ一列特殊车列效应x特殊车列横向分布系数。
（全桥只加一列）中-活载效应= 0；程序不计算中活载的横向加载；λλ轻轨效应=0；程序不计算轻轨的横向加载。
加载特点加载时，每列汽车的总重为1KN，每轮重1/2KN；λλ每辆挂车的车轮合计总重1KN，每轮重1/4KN；每列特列的总重为1KN，用户在定义特列分布时，分配各轮重；λλ每辆特载的车轮总重1KN，用户在定义特载分布时，分配各轮重。
道路行车荷载分析讲义
➢
路面表面必须保持足够的附着系数，这是保证正常行
车的重要条件。但是从路面结构本身来看，附着系数的大
小直接关系结构层承受的水平力荷载。
➢ 车辆制动或驱动过程中，作用于路面上的水平力要大 得多。其值由下式确定：
Q b=fbP
➢
附着系数同路面类型和湿度以及行车速度有关，相
同的路面结构类型，干燥状态的fb值比潮湿状态高；路面
3、将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载，并采用轮胎内压 力作为轮胎接触压力p。当量圆的半径δ可以确定为：
P p
4、对于双轮组车轴，若每一侧的双轮用一个圆表示，称为单 圆荷载；如用二个圆表示，则称为双圆荷载 ；双圆荷载的当
量圆直径d和单圆荷载的当量圆直径D，分别按下式计算：
d 4P
p
D 8P
1、一般情况下，接触面上的压力分布是不 均匀的。但在路面设计中，而直接取内压 力作为接触压力，并假定在接触面上压力 是均匀分布的。
2、轮胎与路面的接触面形状如下图2-2所 示，它的轮廓近似于椭圆形，因其长轴与 短轴的差别不大，在工程设计中以圆形接 触面积来表示。
车轮荷载计算图式： a)单圆图式;b)双圆图式
p
5、我国现行路面设计规范中规定的标准轴载BZZ－l00的轮载
P=100/4=25kN，p=700kPa，用上式计算，可分别得到相应的 当量直径为：d=0.213m，D=0.302m。
第三节 行车荷载的动态影响
1.水平力对路面造成的影响：
➢
面层材料抗剪强度不足时，在水平荷载作用下，会产
生推移、拥包、波浪、车辙等破坏。
动态变动，可近似地看作为呈正态分布
3. 轮载作用的瞬时性
➢ 车轮通过路面的时间约为0.01～0.1s左右， 当应力出现的时间很短时，来不及传递分布，其 变形不能像静载作用那样充分。
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5、车道荷载 “均布荷载+集中荷载”的形式
根据车道荷载与车辆荷载在结构构件中产生的内力（弯矩、剪力） 等效确定
公路-I级车道荷载
均布荷载标准值 qk 10.5 kN m
• 表2.15 横向折减系数
横向布置设 计车道数/条
横向折减系数
2345678
1.00 0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.50
2.1.6、桥梁人群荷载
当桥梁计算跨径50m时，人群荷载标准值取 3.0 kN/m2
当桥梁计算跨径 150m时，人群荷载标准值取 2.5 kN/m2
当 50m<桥梁计算跨径< 150m时，由线性内插法得到人群荷载
标准值
城镇郊区行人密集地区的公路桥梁，人群荷载标准值取上述规定
值的1.15倍
专用人行桥梁，人群荷载标准值取3.5 kN/m2
人群荷载在横向应布置在人行道的净宽内；
在纵向施加于使结构产生最不利荷载效应的区段内
人行道板（局部构件）可以一块板为单元，按标准值4.0 kN/m2
的均布荷载计算
计算人行道栏杆时，
2.1.4 车辆荷载
汽车荷载：参见《公路工程技术标准》。
汽车荷载是公路、桥梁设计的基本可变荷载。
分类：分为车辆荷载和车道荷载两大类，计 算时根据不同的构件和具体情况，采用一种荷载 形式，但不能进行叠加。
1、一辆汽车的总重力=汽车自重+载重量。一辆 100kN的汽车 30 70
Байду номын сангаас
2、汽车荷载 车道荷载
前轴 后轴
桥梁结构整体计算
车辆荷载
桥梁结构的局部加载、涵洞、 桥台和挡土墙土压力等的计算
3、汽车荷载等级 公路-I 公路-II
4、各级公路桥涵设计的汽车荷载等级
边 公路等级
高速公路 一级公路 二级公路
汽车荷载等级 公路-I 公路-I 公路-II
三级公路
公路-II
四级公路
公路-II
二级公路为干线公路且重型车辆多时，其桥涵的设计可采用公路-I 级汽车荷载。
按公路-I 级车道荷载的 0.75 倍采用
车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效 应的同号影响线上
集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值 处
5、车辆荷载 公路-I和公路-II级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值。
车辆荷载的立面、平面尺寸
• 车道荷载横向分布系数，应按设计车道数按下图 布置车辆荷载进行计算
作用在栏杆立柱顶上的水平推力标准值 0.75kN/m
作用在栏杆扶手上的竖向力标准值
1.0kN/m
计算弯矩时
集中荷载标准值 Pk 180kN (桥梁计算跨径 l 5m) Pk =采用直线内插计算(桥梁计算跨径5m l 50m) Pk 360kN (桥梁计算跨径l 50m)
计算剪力时
集中荷载标准值取上述Pk 的 1.2 系数
❖ 公路-II 级车道荷载
均布荷载标准值qk 和集中荷载标准值 Pk