TAPD 0010-2024 公路大件運(yùn)輸加固計(jì)算方法

APD中國(guó)水利電力物資流通協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)CalculationmethodsforreinforcementofabnormalindivisibleloadstransportationbyroadI前言 II 1 13術(shù)語和定義 1 2 36慣性力 7 88風(fēng)力 99摩擦力 參考文獻(xiàn) 本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)水利電力物資流通協(xié)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)德陽(yáng)萬路運(yùn)業(yè)有限公司、四川東方物流集團(tuán)有限公司、中國(guó)外運(yùn)大件物流有限公司、中石化重型起重運(yùn)輸工程有限責(zé)任公司、東方電氣集團(tuán)大件物流有限公司。本文件主要起草人：王濤、王茜、王應(yīng)龍、申世杰、鄭聲桂、李興舉、田承泰、羅忠華、宋恩磊、本文件首次制定。1公路大件運(yùn)輸加固計(jì)算方法1范圍2規(guī)范性引用文件僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本GB/T3811起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T8918—2006重要用途鋼絲繩GB/T33195道路交通事故車輛速度鑒定JT/T882道路甩掛運(yùn)輸貨物裝載與栓固技術(shù)要求EN12195—1道路車輛上的裝載物固定裝置安全第1部分：捆綁力的計(jì)算(Loadrestrainingonroadvehicles-Safety3術(shù)語和定義具有不可拆解特性，或被拆解為兩個(gè)或多個(gè)部分將導(dǎo)致被破壞風(fēng)險(xiǎn)或過高費(fèi)用按照公路運(yùn)輸對(duì)大件的管理規(guī)定，利用運(yùn)輸車輛及設(shè)備，在公路中進(jìn)行運(yùn)輸?shù)拇?加固力reinforcementforce由拉力元件和連接元件構(gòu)成，如合成纖維栓緊帶總成、4符號(hào)、參數(shù)名稱及單位表1符號(hào)、參數(shù)名稱和單位符號(hào)參數(shù)名稱車組最大制動(dòng)加速度縱向慣性加速度垂向加速度B耳板厚度b貨物重心至橫向傾覆點(diǎn)水平距離m索具在貨物上的系固點(diǎn)至橫向傾覆點(diǎn)水平距離mD圓柱形貨物直徑m車組最大制動(dòng)力側(cè)向風(fēng)力F縱向慣性力橫向慣性力3表1符號(hào)、參數(shù)名稱和單位(續(xù))符號(hào)參數(shù)名稱垂向慣性力縱坡下滑力縱向摩擦力橫向摩擦力防縱移加固力防橫移加固力加固措施產(chǎn)生的防縱移加固力加固措施產(chǎn)生的防橫移加固力g重力加速度，通常取9.8H貨物高度mH焊縫高度防縱向滾動(dòng)掩擋高度或鞍座深度m防橫向滾動(dòng)掩擋高度或鞍座深度mh貨物重心的高度m索具在貨物上的系固點(diǎn)至傾覆點(diǎn)的高度mi計(jì)算索具在同方向起作用的所有綁扎索具中的位數(shù)(1、K防傾覆安全系數(shù)栓緊能力L貨物長(zhǎng)度m焊縫長(zhǎng)度m運(yùn)輸距離1貨物重心至縱向傾覆支點(diǎn)水平距離m索具在貨物上的系固點(diǎn)至縱向傾覆點(diǎn)之間的距離m防縱傾加固力矩防橫傾加固力矩4表1符號(hào)、參數(shù)名稱和單位(續(xù))符號(hào)參數(shù)名稱m貨物重量tn同方向起作用的拉牽索具數(shù)量qS每根拉牽索具應(yīng)承受的拉力每根拉牽索具防縱移應(yīng)承受的拉力每根拉牽索具防橫移應(yīng)承受的拉力每根拉牽索具防縱傾應(yīng)承受的拉力每根拉牽索具防橫傾應(yīng)承受的拉力t耳板最小邊寬V限制運(yùn)行速度0加固索具與車板的夾角0(度)β加固索具在車板上的投影與橫向的夾角0(度)許用剪切應(yīng)力θ0(度)φμ公路等級(jí)修正系數(shù)限速措施修正系數(shù)5原理和方法55.1總體原理大件運(yùn)輸過程中產(chǎn)生縱向、橫向、垂向慣性力，使得大件貨物有發(fā)生滑移和傾覆的趨勢(shì)，摩擦力和加固措施產(chǎn)生的加固力對(duì)滑移和傾覆趨勢(shì)加以抑制，為達(dá)到安全運(yùn)輸?shù)哪康?，?duì)慣性力、摩擦力、加固力、風(fēng)力等加以計(jì)算和比較，以便確認(rèn)加固措施的可靠性。大件貨物的尺寸和重量分布范圍大，為適用各類大件貨物慣性力計(jì)算，計(jì)算體系宜參考《貨物系固手冊(cè)編制指南》,采用基礎(chǔ)慣性加速度乘以多種修正系數(shù)的方式進(jìn)行計(jì)算，為避免經(jīng)驗(yàn)系數(shù)計(jì)算體系的局限性，本文件同時(shí)采納了精確計(jì)算法加以補(bǔ)充a)在縱向慣性力計(jì)算中，補(bǔ)充了以下坡緊急制動(dòng)為極限條件的精確計(jì)算法；b)在側(cè)向風(fēng)力計(jì)算中，補(bǔ)充了以確切風(fēng)速計(jì)算風(fēng)壓的精確計(jì)算法。5.1.2基礎(chǔ)慣性加速度的取值為：——垂向2.94m/s2(0.3g)。5.1.3縱向慣性力原理在運(yùn)輸過程中，縱向慣性力是車輛緊急制動(dòng)、通過減速帶等情況下產(chǎn)生的，與行駛方向一致的慣性力?？v向慣性力具有使大件貨物產(chǎn)生縱向滑動(dòng)和縱向傾覆的趨勢(shì)。5.1.4橫向慣性力原理橫向慣性力是在運(yùn)輸過程中由于道路橫坡、車輛轉(zhuǎn)向等產(chǎn)生的與行駛方向垂直的水平慣性力。橫向慣性力有使大件貨物產(chǎn)生橫向滑動(dòng)和橫向傾覆的趨勢(shì)。5.1.5垂向慣性力原理垂向慣性力是在運(yùn)輸過程中，由通過縱曲線道路、車輛顛簸等原因所產(chǎn)生的，且與車板平面呈垂直狀態(tài)的慣性力。5.1.6道路條件修正系數(shù)原理公路等級(jí)能夠?qū)Υ蠹\(yùn)輸行駛的順暢程度產(chǎn)生影響，而且與緊急情況的發(fā)生概率存在關(guān)聯(lián)，故道路條件影響縱向慣性力的大小。5.1.7運(yùn)輸距離修正系數(shù)原理由于在運(yùn)輸過程中，慣性力存在反復(fù)作用，且加固材料會(huì)產(chǎn)生磨損等因素，運(yùn)輸距離的變長(zhǎng)將會(huì)降低加固裝置的可靠性，故運(yùn)輸距離會(huì)影響縱、橫向慣性力的大小。5.1.8限速措施修正系數(shù)原理在大件運(yùn)輸?shù)倪^程中，通常存在嚴(yán)格的自主限速措施，且會(huì)通過押運(yùn)、護(hù)送、衛(wèi)星定位監(jiān)控等方式來加以落實(shí)。限速措施能夠降低緊急情況的發(fā)生概率，故限速措施也會(huì)影響各方向慣性力的大小。5.1.9車型修正系數(shù)原理車輛的懸架類型會(huì)對(duì)垂向慣性力的大小產(chǎn)生影響。懸架類型的具體車型見表5。5.1.10風(fēng)力原理風(fēng)力在大件運(yùn)輸過程中是導(dǎo)致貨物側(cè)向移動(dòng)和側(cè)向傾覆的影響因素之一。在有準(zhǔn)確風(fēng)速資料的路段，按照GB/T3811中基本風(fēng)壓的公式進(jìn)行計(jì)算。在無確切風(fēng)速的路段，則按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)風(fēng)壓參照《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》取值。65.1.11摩擦力原理摩擦力是由大件貨物與車板、大件貨物與支墊材料、支墊材料與車板之間接觸產(chǎn)生的，阻止貨物移位的力。在多層支墊或多種材料支墊的情況下，通過最小摩擦系數(shù)的摩擦副來計(jì)算摩擦力。例如鋼卷用木質(zhì)托架支墊在鋼質(zhì)車板上，且在木質(zhì)托架與鋼卷間加墊橡膠板，摩擦系數(shù)應(yīng)取0.4(木質(zhì)托架與車板),而非0.5(橡膠墊與鋼卷)或0.6(木質(zhì)托架與橡膠板)。依據(jù)《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》來區(qū)分縱向摩擦力和橫向摩擦力的計(jì)算，其中縱向摩擦力不考慮垂向慣性力的影響，橫向摩擦力則考慮垂向慣性力的影響，摩擦系數(shù)也依照《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》以及EN12195-1所給出的5.1.12加固力原理加固力的計(jì)算需考慮縱向移動(dòng)、橫向移動(dòng)、縱向傾覆和橫向傾覆這四個(gè)方面，若為單獨(dú)防止某一方面，加固措施宜單獨(dú)計(jì)算。例如僅防止橫向移動(dòng)的擋焊措施，只需計(jì)算橫向加固強(qiáng)度，而防止多個(gè)方面的加固措施，應(yīng)按最大的需求確定加固強(qiáng)度，例如斜向牽拉既能防止縱向移動(dòng)、橫向移動(dòng)，又能防止縱向傾覆和橫向傾覆，需對(duì)多方面強(qiáng)度需求進(jìn)行計(jì)算并取最大值。5.2.1縱向慣性加速度的計(jì)算方法按照縱向慣性加速的計(jì)算方法可分為：a)精確計(jì)算法：縱向慣性加速計(jì)算的默認(rèn)條件是車輛在運(yùn)輸路段坡度最大的下坡路段采取緊急制動(dòng)時(shí)，貨物所產(chǎn)生的縱向慣性加速度；b)經(jīng)驗(yàn)估算法：縱向慣性加速的計(jì)算流程是以基礎(chǔ)慣性加速度為基礎(chǔ)，對(duì)道路條件、車型、運(yùn)輸距離、限速措施等因素進(jìn)行考慮并加以修正。5.2.2橫向、垂向慣性加速度的計(jì)算方法橫向、垂向慣性加速度僅有經(jīng)驗(yàn)估算法，是在基礎(chǔ)慣性加速度的基礎(chǔ)上，對(duì)車型、運(yùn)輸距離、限速措施等因素進(jìn)行考慮并做出修正。5.2.3風(fēng)力的計(jì)算方法風(fēng)力等于風(fēng)壓乘以受風(fēng)面積(即貨物側(cè)面積),然后再乘以迎風(fēng)面形狀系數(shù)，迎風(fēng)面形狀系數(shù)的取值可參考GB/T3811中迎風(fēng)面系數(shù)的取值。5.2.4摩擦力的計(jì)算方法摩擦力分為縱向摩擦力和橫向摩擦力：a)縱向摩擦力由重力乘以摩擦系數(shù)獲得；b)橫向摩擦力由重力減去垂向慣性力再乘以摩擦系數(shù)獲得。5.2.5修正系數(shù)的選取方法公路大件運(yùn)輸不涵蓋廠內(nèi)(場(chǎng)內(nèi))、港內(nèi)、站內(nèi)等生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)單位自有區(qū)域的道路運(yùn)輸，道路條件和運(yùn)輸距離都不考慮非公路段的運(yùn)輸。在道路條件修正系數(shù)的選擇時(shí)，如果運(yùn)輸路線中存在多種道路條件，且在限速措施一致的情況下，應(yīng)以最差的道路條件作為基準(zhǔn)。倘若限速措施依據(jù)道路條件有所不同，應(yīng)分別計(jì)算，以加速度大的作為基準(zhǔn)。比如：運(yùn)輸路線中包含高速公路和二級(jí)公路，當(dāng)限速措施統(tǒng)一為30km/h時(shí)，以二級(jí)公路來選擇道路修正系數(shù)；若高速公路限速50km/h,二級(jí)公路限速30km/h時(shí)，則分別按照以上兩個(gè)條件選取道路條件系數(shù)和限速措施系數(shù)，以慣性力計(jì)算結(jié)果高的為準(zhǔn)。5.2.6加固力(矩)的計(jì)算方法加固力(矩)的計(jì)算方法分為以下幾種：a)防縱移加固力，由縱向慣性力減去摩擦力獲得；b)防橫移加固力，由橫向慣性力加上風(fēng)力，減去摩擦力獲得；7c)防縱傾加固力矩，由縱向慣性力產(chǎn)生的傾覆力矩乘以安全系數(shù)，再減去重力產(chǎn)生的縱向穩(wěn)定力矩獲得，安全系數(shù)根據(jù)失效危害程度在1.3～2.0之間選??；d)防橫傾加固力矩，由橫向慣性力與風(fēng)力之和乘以安全系數(shù)，再減去重力產(chǎn)生的橫向穩(wěn)定力矩獲得，安全系數(shù)根據(jù)失效危害程度在1.3～2.0之間選取。5.2.7斜向拉牽加固強(qiáng)度的計(jì)算方法節(jié)的相關(guān)公式，腰箍加固方式為拉牽方向與橫向夾角(β)為0°的特例。5.2.8防滾動(dòng)掩擋高度(鞍座高度)計(jì)算方法防滾動(dòng)掩擋高度(鞍座高度)計(jì)算方法見《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》中的相關(guān)計(jì)算公式。5.2.9焊接焊縫強(qiáng)度計(jì)算方法焊接焊縫強(qiáng)度計(jì)算方法見《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》中的相關(guān)計(jì)算公式。5.3前提條件前提條件包括：——依據(jù)本文件采取的加固措施不排除大件運(yùn)輸安全對(duì)駕駛員、車隊(duì)長(zhǎng)操作經(jīng)驗(yàn)的依賴；——采用多種加固材料時(shí)，盡量選擇長(zhǎng)度和彈性接近的加固材料，避免因彈性不一致造成多根加固索具之間出現(xiàn)明顯受力不均；——對(duì)主要防止縱向移動(dòng)的加固索具，原則上拉牽索具在車板的投影與行駛方向夾角不大于30度。6慣性力6.1縱向慣性力6.1.1縱向慣性力按公式(1)計(jì)算。6.1.2縱向慣性加速度精確計(jì)算法(最不利條件下)6.1.2.1通過最大下坡時(shí)制動(dòng)產(chǎn)生的縱向慣性加速度按公式(2)計(jì)算。6.1.2.2通過查取車輛最大制動(dòng)力換算制動(dòng)加速度，按公式(3)計(jì)算。6.1.2.3通過最大下坡下滑力按公式(4)計(jì)算。 6.1.3縱向慣性加速度經(jīng)驗(yàn)估算法 86.2橫向慣性力6.2.1橫向慣性力計(jì)算橫向慣性力可按公式(6)計(jì)算。 6.2.2橫向慣性加速度計(jì)算橫向慣性加速度可按公式(7)計(jì)算，γ2、γ3的修正系數(shù)見表3和表4。 6.3垂向慣性力6.3.1垂向慣性力計(jì)算垂向慣性力可按公式(8)計(jì)算。F?=a?×m 垂向慣性加速度可按公式(9)計(jì)算。Y3、Y4的修正系數(shù)見表4和表5。 7修正系數(shù)表2道路條件修正系數(shù)表四級(jí)公路、等外道路表3運(yùn)輸距離修正系數(shù)表運(yùn)輸距離L,修正系數(shù)γ?9表3運(yùn)輸距離修正系數(shù)表(續(xù))運(yùn)輸距離L,7.3限速措施修正系數(shù)大件運(yùn)輸過程中的限速措施，會(huì)降低緊急情況的發(fā)生概率，同時(shí)減少慣性力對(duì)運(yùn)輸安全的影響，故對(duì)采取限速措施的大件運(yùn)輸慣性力，其修正系數(shù)宜按表4取值。表4限速措施修正系數(shù)表限速措施V7.4車型修正系數(shù)大件運(yùn)輸使用車型對(duì)貨物慣性力產(chǎn)生影響，其修正系數(shù)宜按表5取值。表5車型修正系數(shù)表修正系數(shù)γy?風(fēng)力在大件運(yùn)輸過程中是造成貨物側(cè)向移動(dòng)和側(cè)向傾覆的影響因素之一，故在計(jì)算側(cè)向加固時(shí)與橫向慣性力共同作用，風(fēng)力的大小按側(cè)面面積與風(fēng)壓的乘積確定。風(fēng)壓可按兩種方法進(jìn)行取值。8.2風(fēng)力計(jì)算按公式(10)計(jì)算，γs的迎風(fēng)面形狀系數(shù)見表6。迎風(fēng)面形狀系數(shù)y?1圓柱面圓錐面8.3在確切風(fēng)速大于10級(jí)風(fēng)(約28m/s)時(shí)，計(jì)算風(fēng)壓按公式(11)計(jì)算8.4在無確切風(fēng)速資料或風(fēng)速小于10級(jí)風(fēng)(約28m/s)時(shí)，經(jīng)驗(yàn)風(fēng)壓qe取0.49kN/m2。9摩擦力墊或多種材料支墊的情況下，以最小摩擦系數(shù)的摩擦副來計(jì)算摩擦力。常用表7常用材料間的摩擦系數(shù)摩擦副木與鑄、鍛鋼(非加工面)稻草繩把與鑄、鍛鋼(非加工面)表7常用材料間的摩擦系數(shù)(續(xù))摩擦副塑料與鋼板木板/膠合板與型鋼塑料膜與木板縱向摩擦力按公式(12)計(jì)算。 橫向摩擦力按公式(13)計(jì)算。Fy=μ(mg-F?) 10所需加固力的計(jì)算10.1防縱移加固力防縱移加固力按公式(14)計(jì)算，縱向移動(dòng)作用力示意圖見圖1。防縱傾覆加固力矩按公式(15)計(jì)算，縱向傾覆作用力示意圖見圖2。圖2縱向傾覆作用力10.3防橫移加固力防橫移加固力計(jì)算按公式(16)計(jì)算，橫向移動(dòng)作用力示意圖見圖3。圖3橫向移動(dòng)作用力 (16)防橫傾加固力矩按公式(17)計(jì)算，橫向傾覆作用力示意圖見圖4。 圖6貨比車寬斜向拉牽加固示意圖11.1.2當(dāng)同一方向有n根拉牽繩時(shí)，每根應(yīng)承受的拉力計(jì)算應(yīng)按公式(18)～(22)計(jì)算。防止縱向移動(dòng)時(shí)應(yīng)按公式(18)計(jì)算。 防止橫向移動(dòng)時(shí)應(yīng)按公式(19)計(jì)算。 防止縱向傾覆時(shí)應(yīng)按公式(20)計(jì)算。 防止橫向傾覆時(shí)應(yīng)按公式(21)計(jì)算。 取最大值按公式(22)計(jì)算。 11.1.3多種方式組合加固時(shí)，拉牽加固產(chǎn)生的作用力由公式(23)～(26)給出。拉牽產(chǎn)生的防縱移作用力按公式(23)計(jì)算。 拉牽產(chǎn)生的防橫移作用力按公式(24)計(jì)算。 拉牽產(chǎn)生的防縱傾作用力矩按公式(25)計(jì)算。 拉牽產(chǎn)生的防橫傾作用力矩按公式(26)計(jì)算。 11.2.1單一使用腰箍加固拉牽索具強(qiáng)度由公式(27)～(30)給出，腰箍加固示意圖見圖7?！痢翀D7腰箍加固示意圖防縱移每根索具需要的強(qiáng)度按公式(27)計(jì)算。防橫移每根索具需要的強(qiáng)度按公式(28)計(jì)算。防縱傾每根索具需要的強(qiáng)度按公式(29)計(jì)算。防橫傾每根索具需要的強(qiáng)度按公式(30)計(jì)算。 11.2.2當(dāng)采用多種方式加固時(shí)，腰箍產(chǎn)生的加固力按公式(31)～(34)計(jì)算。a)腰箍產(chǎn)生的防縱移作用力，按公式(31)計(jì)算。 (31)b)腰箍產(chǎn)生的防橫移作用力，按公式(32)計(jì)算。[Fay]=2nLCμsinα c)腰箍產(chǎn)生的防縱傾力矩，按公式(33)計(jì)算。[Max]=2LCsinα(ls?+ls?+ d)腰箍產(chǎn)生的防橫傾力矩，按公式(34)計(jì)算。 (34)11.3防滾動(dòng)掩擋高度(鞍座高度)計(jì)算對(duì)于圓柱形或球型貨物需要使用掩擋措施或采用鞍座支墊，根據(jù)慣性力方向確防縱向滾動(dòng)時(shí)，按公式(35)計(jì)算。 (35)防橫向滾動(dòng)時(shí)，按公式(36)計(jì)算。 注：掩擋可靠固定，且掩擋或鞍座的強(qiáng)度需根據(jù)貨物慣性力的大小加以驗(yàn)算。11.4焊接焊縫強(qiáng)度計(jì)算使用焊接方式加固時(shí)，防止縱向移動(dòng)，所需焊縫長(zhǎng)度按公式(37)計(jì)算?！褂煤附臃绞郊庸虝r(shí)，防止橫向移動(dòng)，所需焊縫長(zhǎng)度按公式(38)計(jì)算。注：普通結(jié)構(gòu)鋼焊材許用剪切應(yīng)力[t]取90MPa。11.5常用加固材料極限工作負(fù)荷的確定11.5.1合成纖維栓緊帶合成纖維栓緊帶是固定貨物的一種工具，由拉緊裝置或拉力保持裝置和帶或不帶端配件的扁平織帶組成。合成纖維的材料為：滌綸(聚酯PES)、丙綸(聚丙烯PP)、尼龍(聚酰胺PA)等，應(yīng)選用符單個(gè)鏈條綁扎系統(tǒng)由拉緊裝置和鏈條組成。一份完整綁扎鏈條的樣品，包括所有承重部件，應(yīng)達(dá)到表中定的最小破斷拉力，綁扎鏈條標(biāo)簽完好，最小破斷拉力應(yīng)不小于栓緊能力的2倍，表8給出了常見的綁扎鏈條規(guī)格及栓緊能力值。表8綁扎鏈條規(guī)格及栓緊能力值鏈條的直徑(mm)破斷拉力(kN)栓緊能力(kN)678911.5.3綁扎鋼絲繩鋼絲繩綁扎系統(tǒng)，由帶或不帶連接部件和拉緊裝置的鋼絲繩組成。表9中給出了常見的綁扎鋼絲繩的破斷拉力和栓緊能力值。表9常用綁扎鋼絲繩及栓緊能力表鋼絲繩公稱直徑(mm)栓緊能力(kN)8注：鋼絲繩結(jié)構(gòu)6×7和6×9纖維芯，公稱抗拉取1570MPa,見GB/T8918—2006中7.4規(guī)定的要求進(jìn)行計(jì)算。11.5.4緊固件機(jī)械性能表10常用螺栓緊能力表力截面積栓緊能力LC(kN)性能等級(jí)一11.5.5耳板耳板栓緊能力按耳板最薄弱處的抗剪切強(qiáng)度計(jì)算，普通鋼材屈服強(qiáng)度應(yīng)不小于許用剪切應(yīng)力的2.5倍，栓緊能力按公式(39)計(jì)算，耳板示意圖見圖