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。
桥梁工程课程设计通用计算书
桥梁⼯程课程设计通⽤计算书台州学院建筑⼯程学院桥梁⼯程课程设计指导书—某公路20-30⽶预应⼒混凝⼟T梁或空⼼板梁设计⼀、设计资料及构造布置（⼀）设计资料1.桥⾯跨径及桥宽标准跨径：20-30m计算跨径：⽀座中⼼点之间的距离桥⾯宽：净9+2×1.0=11m。
2.设计荷载公路—I级，⼈群荷载3.5kN/m2，护栏及⼈⾏道等每延⽶重量按8kN/m计算。
3．材料⼯艺混凝⼟：C40(主梁)预应⼒钢筋采⽤ASTM270级Фj15.24低松弛钢绞线，每束7根。
普通钢筋采⽤HRB335直径≥12mm的螺纹钢筋。
按后张法施⼯，采⽤Ф55的波纹管和OVM锚。
4．设计依据《公路⼯程技术标准》JTG B01-2003《公路桥涵设计通⽤规范》JTG D60-2004《公路钢筋砼及预应⼒砼桥涵设计规范》JTG D62-20045．基本设计数据基本计算数据表——表1名称项⽬符号单位数据混凝⼟(C40) 轴⼼抗压强度标准值ckf M Pa26.8轴⼼抗拉强度标准值tkf M Pa 2.39轴⼼抗压强度设计值cdf M Pa19.1轴⼼抗拉强度设计值tdf M Pa 1.71弹性模量E c M Pa32500普通钢筋抗拉强度标准值skf M Pa335抗拉强度设计值sdf M Pa280弹性模量E s M Pa200000预应⼒钢筋（Фj＝15.24）抗拉强度标准值pkf M Pa1860 抗拉强度设计值pdf M Pa1260弹性模量Ep M Pa195000材料容重钢筋混凝⼟1γ3/kN m25.0沥青混凝⼟2γ3/kN m23.0钢铰线3γ3/kN m78.5 钢束与混凝⼟的弹性模量⽐αEp⽆量纲 6（⼆）构造布置1.梁间距：参考相关⽂献后⾃⾏选择。
2.主梁⾼：参考相关⽂献后⾃⾏选择。
3.横隔板间距：参考相关⽂献后⾃⾏选择。
4.梁肋：参考相关⽂献后⾃⾏选择。
5.桥⾯铺装：采⽤厚度为10cm沥青混凝⼟，坡度由盖梁找平。
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：
莓謦＋÷（砜＋％蝎）－０
㈤
；挚＋却。蝴。圳２。
将（２）式代入（５）式，则有：
ｙ＿Ｊｆ！兰！兰！±竺！墨±：Ｆ：， 二竺！墨三竺￡！竺！出＋
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。
｛
亭亭
辜
毒
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
（¨。一，＋Ｅ。Ｅ。）ｘ。＋（吒Ｚ２＋芝。比）』：＋…＋（Ｅ：＋圪＋１）盖．＋ＩＰ一。＋Ｅ，墨。＝ Ｊ
●
９．５Ｘ１＋１２．５Ｘ二一５９．９９９４４２２８＝０ １２．５Ｘ１＋１９．５Ｘ２—８５．２２７６６３１９＝０
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
Ｆ ｆ竺！竺！兰！：竺！丝！墨：二±竺！丝！墨±竺！竺￡出＋
≮３
ＥＩ
１
÷【（ｒ。ｙｌ，＋匕。匕，）ｘ。＋（Ｉ。ｙｌ：＋Ｌ。ｋ）ｘ：＋···＋（Ｋ：＋珐＋１）．ｋ＋Ｋ，ｌ，＋ｙ２Ｐ ｙ２。】＝０
Ｋ
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
行车荷载_精品文档
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。
便道计算书
第五合同段便道便桥受力计算
便道便桥基础，采用宽3m，长6m的灌石砼基础，顶部浇筑枕梁。
桥梁上部结构采用45#工字钢，桥面采用20×30枕木满铺桥面，桥梁主要部位承载力计算如下。
1、基础受力计算
基础按竖向垂直承压构件计算
桥梁总荷载按路基桥梁施工期间，通过最大车辆500KN计算。
每个桥墩按250KN承载计算
计算简图
受力面积＝3×6＝18㎡安全系数取1.3
应力＝1.2×250/18=16.7(KN/㎡)＝16700N/㎡﹤17500 N/㎡
符合要求
2、上部结构受力计算
计算简图
汽车荷载简化为中跨受力500KN
一座桥采用6根45#工字钢，支座净跨距离9.5米。
每根工字钢中跨受力83KN 查表可知：
钢材材质为Q235
允许应力为205N/㎜2
控制挠度为L/250=38㎜
安全系数取1.3
45#工字钢截面系数：
惯心距I x＝32240cm4
最大抗弯莫量W x＝1430cm3
每米重量为80.4kg/m
支座反力计算：
支座反力＝83KN/2=41.5KN
最大弯距（M）＝83×9.5×1000/4=197125(Pa)
允许应力＝M×1.3/W x＝197125×1.3/(1430×0.013)＝179.2(N/㎜2) ﹤205N/㎜2
最大挠度＝PL2/48×EI＝83×1000×9.52/48×210×109×32240×0.014＝0.0023m＝2.3㎜﹤38㎜
弯距和挠度均满足要求。
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。
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。
汽车荷载与轮压
汽车荷载与轮压Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】注：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．表4.1.1中第8项实际上是汽车轮压直接作用在楼板上的等效均布活荷载，对于跨度较大的楼板还应考虑多辆汽车的共同作用1）对客车荷载，不能将客车车库的楼面等效荷载（表4.1.1中第8项数值）与其楼面实际荷载混为一谈，当楼板的形式及支承情况不同时楼面等效荷载的计算数值也不相同等效荷载数值的不同不是楼面实际荷载的不同，而是在相同楼面荷载（客车荷载）下，不同形式楼板按跨中弯矩相等折算出的等效荷载数值不同，因此，结构设计中将客车荷载按规范的等效荷载数值限制是不恰当的，且容易得出同一客车停车库（场）有两种不同荷载限值的错误结论；对客车车库的荷载应以限定客车的种类为宜，如限定停放载人少于9人的客车（每一车位最小范围2.5m×4.5m）等；4．各类汽车在其投影面积范围（考虑汽车之间的纵向及横向最小间距均为600mm）内的5．目前结构设计计算中，出于对结构抗震设计的考虑，地下室承受的土压力一般均按静止土压力计算，土压力系数值一般取自然状态下的土体内水平向有效应力，可以认为与静止土压力相等，土体侧向变形会改变其水平应力状态，最终的水平应力，随着变形的大小和方向而呈现出主动极限平衡和被动极限平衡两种极限状态事实上，地下室的施工工艺决定了其周围的土只能是回填土，应取用相应的主动土压力系数，而静止土压力一般可用在不允许有位移的支护结构，并不适合用于地下室外墙或挡土墙的设计计算中现阶段地下室外墙或挡土墙的设计计算，可结合设计现状进行适当的调整，即考虑地震往复作用对接近地表之地下室土压力的增大作用，建议地下室顶部土压力可按静止土压力系数计算，而地下室底部土压力系数可按主动土压力系数计算（见图4.1.1图4.1.1。
(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。
各国桥梁设计规范中的汽车荷载冲击系数
一、引言
汽车在桥上行驶，桥梁产生的应力与应变，比大小相等 的静荷载引起的要大，这是因为汽车荷载不是缓慢的加到桥 上的，而是以较快的速度突然加载于桥上，因而使桥梁发生 振动。同时由于车辆驶过时路面不平顺等原因也会使桥梁发 生振动。这种由于荷载的动力作用导致桥梁发生振动而造成 内力加大的现象即为冲击。也就是说，桥梁不仅承受车辆自 身的重力，还受到一种冲击力[1]。这种冲击力就是利用汽车 荷载乘以冲击系数来描述的。而目前常用的动力冲击系数μ （IM）。其表示在动态车辆荷载作用下的桥梁静态响应的增 量比。然而，动力放大系数 （DAF ）也被用来表征动力冲 击效应的大小，其值为最大动力响应与最大静力响应的比值。 因此，这两个定义的关系为：μ=DAF-1[2]。
3．英国 英国在 1978 年的 BS5400 规范规定了设计荷载中已包 含 25%的冲击效应。而在 2006 年的新规范《英国钢桥、混 凝土桥和组合桥规范》（BSI2006）规定了两种公路桥梁荷 载，即规则交通荷载和不规则交通荷载。这两种荷载情况下 冲击系数都取 0.25。实质上英国关于冲击系数的规定没有发 生变化。 4．日本 日 本 1972 年 公 路 桥 设 计 规 范 规 定 ： 钢 桥 μ=20/ （50+L）；钢筋混凝土桥μ=7/（20+L）；预应力混凝土桥 μ=10/（50+L）。然而，在日本 1996 年的 JRA 规范中除了 把冲击系数定义为桥梁跨径的函数，冲击系数还与桥梁上的 荷载类型有关，当考虑卡车荷载动力效应时，所有类型桥梁 的冲击系数表达式是一样的为：μ=20/（50+L）；当考虑车 道荷载的动力效应时，冲击系数的的规定与 1972 年的日本 公路桥设计规范相似，不同桥梁类型冲击系数的表达形式不 同：钢桥μ=20/（50+L）；钢筋混凝土桥μ=7/（20+L）；预 应力混凝土桥μ=10/（25+L）。 5．德国 德国（DIN1072）规范规定冲击系数为跨径的单调减函 数随跨径的增加而减小，即：μ=0.4-0.008L 当 L ≥50 m 时， μ=0。 6．中国《公路桥涵设计通用规范》 中国的 1989 年公路桥涵设计通用规范把冲击系数定义 为跨境的函数，在对 89 年的规范修订时，根据 7 座跨径不 同、 初始条件不同的桥梁的实测中收集了 6,600 多个具有 一定代表性的冲击系数样本，通过回归分析，得到冲击系数 与桥梁结构基频之间的关系曲线，经过调整和修改后，即得 到了 2004 年《公路桥涵设计通用规范》中的公式，2015 年在修订规范时沿用这一公式。 中国《公路桥涵设计通用规范》 （1）JTJ021-89 《公路桥涵设计通用规范》 ①钢筋混凝土桥 当 L≤5m 时，μ=0.3 当 5m<L<45m 时，μ=0.3×（1.125-0.025L） 当 L≥45m 时，μ=0 ②钢桥 μ=15/37.5+L
技术微课堂7-公路桥梁设计荷载发展变迁分析
技术微课堂7公路桥梁设计荷载发展变迁分析总工办卢德仁汽车荷载是公路桥涵设计的重要技术指标。
从我国各个历史阶段所颁布的公路工程技术标准中规定的汽车荷载等级,可以清晰地反映了某一个时段内公路运输发展水平，以及当时汽车的载重水平，为桥梁加固改造提供决策依据。
一、解放前（1936年）国民政府于1936年和1940年公布了《公路桥梁涵洞工程设计暂行准则（草案）》及1941年修正公布了《公路桥涵设计准则》。
1941年的设计准则把公路分为甲、乙、丙三个等级,规定永久性公路桥梁的设计载重为15t或20t,半永久性公路桥梁为10t、12 t 、15t,临时性公路桥梁为7.5t、10t。
后来由于主要公路需通过军用重武器,所有桥梁载重均规定为15t。
二、新中国成立至2014年我国交通部门对公路工程技术标准进行了九次修订,对公路桥梁设计荷载标准进行了五次重大修改，以满足各个时期公路交通运输实际。
（一）1951年-1954年（第一次制定汽车计算荷载）新中国建立之初，1951年和1954年颁布的《公路工程设计准则（草案）》中确定了5种计算荷载,分别是:汽-6、汽-8、汽-10、汽-13、汽-18。
1956年,又颁布了《公路工程设计准则(修订草案）》,并在1954年5种计算荷载的基础上,增加了3种验算荷载:拖-30、拖-60、拖-80（二）1967年（第二次大调整）交通部颁布了《公路桥梁车辆荷载及净空标准暂行规定》,确定了3种计算荷载和3种验算荷载:汽-10、汽-15、汽-26;履带-50，拖车-60，拖车-100。
（三）1972年（第三次大调整）1972年颁布了《公路工程技术标准(试行）》，确定以中型载重汽车为标准车型,规定了车辆折算系数,提出了加宽路基以解决混合交通的原则等,重新规定了各级公路适应的交通量,将公路等级归并为四级。
该规范将设计荷载调整为3个等级:汽-10、汽-15、汽-20;而相应的3种验算荷载等级分别是:履带-50、挂车-80、挂车-100。
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
汽车荷载与轮压
汽车荷载与轮压 Prepared on 22 November 2020
注：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
4．各类汽车在其投影面积范围（考虑汽车之间的纵向及横向最小间距均为600mm）内
5．目前结构设计计算中，出于对结构抗震设计的考虑，地下室承受的土压力一般均按静止土压力计算，土压力系数值一般取
四设计建议
1．对于直接承受消防车荷载的结构楼面（屋面）板，当符合荷载规范要求时，可进行简化计算，即直接采用表4.1.1中均布活荷载数值；当不符合时，应计算汽车轮压的局部荷载效应
2）依据城市供热管网结构设计规范CJJ 105-2005的规定，轮压在混凝土结构中的扩散按单边1：1考虑，即相当于取图4.1.1-1中扩散角 =450；轮压在土中的扩散按深度每增加1m，单边扩散宽度增加0.7m
自然状态下的土体内水平向有效应力，可以认为与静止土压力相等，土体侧向变形会改变其水平应力状态，最终的水平应力，随着变形的大小和方向而呈现出主动极限平衡和被动极限平衡两种极限状态事实上，地下室的施工工艺决定了其周围的土只能是回填土，应取用相应的主动土压力系数，而静止土压力一般可用在不允许有位移的支护结构，并不适合用于地下室外墙或挡土墙的设计计算中
现阶段地下室外墙或挡土墙的设计计算，可结合设计现状进行适当的调整，即考虑地震往复作用对接近地表之地下室土压力的增大作用，建议地下室顶部土压力可按静止土压力系数计算，而地下室底部土压力系数可按主动土压力系数计算（见图4.1.1
图4.1.1。
20m钢筋混凝土T型简支梁桥
20m钢筋混凝土T型简支梁桥上部结构计算书一、基本设计资料1.设计资料（1）跨度和桥面宽度标准跨径：20m（墩中心距）计算跨径：19.5m主梁全长：19.96m桥面宽度：净7m（行车道）+2×1.0m（人行道）（2）技术标准设计荷载：公路-Ⅱ级，人行道和栏杆自重线密度按照单侧6kN/m计算，人群荷载取3kN/m2环境标准：Ⅰ类环境设计安全等级：二级（3）主要材料混凝土：混凝土简支T型梁及横梁采用C40混凝土；桥面铺装采用0.03m 沥青混凝土，下层为0.06~0.13m厚C30混凝土。
沥青混凝土重度按23kN/m3计算，混凝土重度按25kN/m3计算。
钢筋：采用R235钢筋、HRB335钢筋。
（5）横断面布置形式本桥上部结构由5片高为1.4m，宽1.8m的T梁组成，桥上横坡为双向2%，坡度由C30混凝土桥面铺装控制；设有5根横梁（见图1）。
18/218181996/2487.5487.5231102%2%6厚C30混凝土4厚沥青混凝土110180180********1401610100700100图1 桥梁横断面和主梁纵断面图（单位：cm ）如图8-1所示，全桥共由5片T 型梁组成，单片T 型梁高为1.4m ，宽1.8m ；桥上横坡为双向2%，坡度由C30混凝土桥面铺装控制；设有五根横梁。
8.2主梁的计算8.2.1 主梁的荷载横向分布系数计算1.跨中荷载横向分布系数如前所述，本例桥跨内设有五道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重结构的宽跨比为：5.0462.05.19/9/<==l B ，故可以按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数c m 。
（1）计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩I 和T I :1)求主梁截面的重心位置x （见图8-2）翼缘板厚按平均厚度计算，其平均板厚为()cm cm h 131610211=+⨯=则，()()cm cm x 09.411814013181802140181402131318180=⨯+⨯-⨯⨯+⨯⨯-=图8-2 主梁抗弯及抗扭惯性矩计算图式（单位：cm ）2）抗弯惯性矩I 为()()442323877160709.412140140181401812121309.4113181801318180121cm cm I =⎥⎥⎦⎤⎪⎭⎫⎝⎛-⨯⨯+⨯⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯-+⨯-⎢⎣⎡⨯=对于T 形梁截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算：∑==mi i i i T t b c I 13式中 i b 、i t ——单个矩形截面的宽度和高度 i c ——矩形截面抗扭刚度系数m ——梁截面划分成单个矩形截面的个数T I 的计算过程及结果见表8-1。
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。