汽車荷載的簡(jiǎn)化計(jì)算

汽 車 荷 載 的 簡(jiǎn) 化 計(jì) 算RevisedbyJackonDecember14,2020朱炳寅中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院 （100044）汽車（消防車）輪壓以其荷載數(shù)值大、作用位置不確定及一般作用時(shí)間較短而倍受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者關(guān)注。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題在于汽車輪壓等效均布荷載數(shù)值的確定。輪壓荷載作用位置的不確定性，給等效均布荷載的確定帶來了相當(dāng)?shù)睦щy，一般情況下，要精確計(jì)算輪壓的等效均布荷載是比較困難的，且從工程設(shè)計(jì)角度看，也沒有必要。“等效”和“折減”的本質(zhì)都是“近似”，“等效”和“折減”的次數(shù)越多其誤差就越大。本文推薦滿足工程設(shè)計(jì)精度需要的汽車輪壓等效均布荷載的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，供讀者參考。主要因素跨度等效均布荷載的數(shù)值與構(gòu)件的跨度有直接的關(guān)系，在相同等級(jí)的汽車輪壓作用下，板的跨度越小，則等效均布荷載的數(shù)值越大；而板的跨度越大，則等效均布荷載數(shù)值越小。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意應(yīng)相等”的特點(diǎn)具有荷載作用位置變化的特性，是移動(dòng)的活荷載，其最大效應(yīng)的把握困難，且效應(yīng)類型（彎矩、剪力等）的不同，等效均布荷載的數(shù)值也不相同，等效的過程就是一次近似的過程。動(dòng)力系數(shù)屬動(dòng)力板頂填土或面層對(duì)動(dòng)力起緩沖擴(kuò)散板頂覆土或面層太薄可慮利影響板頂覆土厚板動(dòng)力影響已經(jīng)明顯可取動(dòng)力為1《4.1.1出輛荷載，是一種直接作用在樓板上的等效均布荷載，已考慮了動(dòng)力系數(shù)，可直接采用。m）

表1 輪壓傳至樓板及梁動(dòng)力系數(shù)≥注：1.覆土厚度不為表中數(shù)值時(shí)，其動(dòng)力系數(shù)可按線性內(nèi)插法確定；4.1.18?！逗奢d規(guī)范》表 4.1.1中第 8項(xiàng)所規(guī)定的汽車荷載，是輪壓直接作用在樓板上的等效均布荷載。結(jié)構(gòu)板面的覆土及面層對(duì)汽車輪壓具有擴(kuò)散作用(車輪壓力擴(kuò)散角，在混凝土中按 5考慮，在土中可按 0考慮)，覆土越厚，汽車輪壓擴(kuò)散越充分，當(dāng)覆土層厚度足夠厚，輪壓擴(kuò)散足夠充分時(shí)，汽車輪壓荷載可按均布荷載考慮。當(dāng)覆土層厚度足夠時(shí)，可按汽車在合理投影面積范圍內(nèi)的平均荷重計(jì)算汽車的輪壓荷載，見表 2。汽車類型(kN/m2汽車類型(kN/m2)覆土厚度最小（m）100kN汽車 150kN汽車 200kN汽車 300kN汽車 550kN汽車足夠的覆土厚度指：汽車輪壓通過土層的擴(kuò)散、交替和重疊，達(dá)到在某一平面近似均勻分布時(shí)的覆土層厚度。足夠的覆土厚度數(shù)值應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定，當(dāng)無可靠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可按后軸輪壓的擴(kuò)散面積不小于按荷重比例劃分的汽車投影面積（圖1）確定相應(yīng)的覆土厚度為 hmin，當(dāng)實(shí)際覆土厚度 h≥hmin時(shí)，可為覆土厚度足夠。以N汽車為例（圖 1）：考慮汽車合理（m）后汽車的投影面積為（）×（）m2后軸輪壓占全車重量的比例為 240/300=取后軸輪壓的擴(kuò)散面積為×=21.33m2根據(jù)后軸輪壓的擴(kuò)散面積不小于按荷重比例劃分的汽車投影面積有：(22htan00(22htan00)(22htan00)2，則：h≥2.28m，取 h=2.3m，此時(shí)可確定為覆土層厚度足夠，車身合理投影范圍內(nèi)的平均重量為 300/=kN/m21 位：m）等效均布荷載折減《荷載規(guī)范》按跨中彎矩相等的原則進(jìn)行等效荷載的計(jì)算，并將其用于所有的各類構(gòu)件（板、梁、柱和墻等）全部效應(yīng)（彎矩、剪力、軸力等）的設(shè)計(jì)計(jì)算。采用的是按構(gòu)件類型及從屬面積折減的方法。對(duì)現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，汽車輪壓荷載在地下結(jié)構(gòu)頂板及頂板梁內(nèi)都有分布和傳遞，結(jié)→次→主路徑以簡(jiǎn)化過程支承（次主或）4.1.2的要求進(jìn)行相應(yīng)的折減。由與具一一關(guān)系不同之間不同上不能通以發(fā)處又一次更大程過程同也再次表明謂精細(xì)沒意義以滿程精度為宜。汽車等效均布荷載簡(jiǎn)化《荷載規(guī)范》明確規(guī)定了等效均布荷載的計(jì)算原則，但由于消防車輪壓位置的不確定性，實(shí)際計(jì)算復(fù)雜且計(jì)算結(jié)果有時(shí)與規(guī)范數(shù)值出入很大。特殊情況下（如雙向板）果明顯不當(dāng)支承情況越復(fù)雜局作小或很薄數(shù)值偏差幅越大因注意均布荷載的比較并合理取值。舉例說明如下：某簡(jiǎn)支雙向板，跨度lx

l =2m，板厚h=150mm，其上作用有 300kN級(jí)消防車，已知y后軸輪壓 P=60kN，輪壓著地面積為×0.6m，動(dòng)力系數(shù)，板頂面混凝土面層s=100mm厚求q。e解：考慮板頂混凝土面層對(duì)輪壓的擴(kuò)散作用，在混凝土內(nèi)的輪壓擴(kuò)散角按 45°考慮(見圖 2，查《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》（第二版）表

ax

a =+2×y=0.8m，

a /lx

=2=，

a /ly

=2=，考慮動(dòng)力系數(shù)后q1.3P/(aax y

)=×60/×=244kN/m2簡(jiǎn)支雙向板的絕對(duì)最大彎矩 M xmax

×244××=，Mymax

M =，xmax取 M max

M =xmax簡(jiǎn)支雙向板在等效均布荷載作用下的跨中彎矩值查《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》（第 二版）表4-1

M =qemax

l2=qe

q =76kN/2，比規(guī)范給定的簡(jiǎn)支單向板等效均布 e荷載值（5m2）還大，明顯不合理。2 下的等效均布荷載計(jì)算為避免上述問題的出現(xiàn)，實(shí)際工程中可按線性關(guān)系確定等效均布荷載的數(shù)值。為方便設(shè)計(jì)，此處提供在消防車（300kN級(jí)）輪壓作用下，滿足工程設(shè)計(jì)精度要求的等效荷 載計(jì)算表，供設(shè)計(jì)者選擇使用。（1）不同板跨時(shí)，雙向板等效均布荷載見表 3。表3 消防直接下的等效均布荷載m） ≥(kN/m2)（2）不土厚度，消防車輪壓等效均布荷載的系數(shù)，按表 4確定。

表4 消防下，不同覆土厚度時(shí)的等效均布荷載調(diào)整系數(shù)≤ ≥m）（3）綜合考慮板跨和不同覆土層厚度時(shí)，消防車輪壓等效均布荷載見表 5、6。m≤≥2m≤≥2m）≥6 下雙向板的等效均布荷載值(kN/m2)m）≤ ≥m）