汽车荷载的简化计算

1、建筑结构 技术通讯 2009-3 论文编号 zby27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

2、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

3、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覆土厚度（m）0.250.300.350.400.450.500.550.600.650.70动力系数1.301.271.241.201.171.141.101.071.041.00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

4、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汽车类型100kN汽车150kN汽车200kN汽车300kN汽车550kN汽车荷载(kN/m2)4.36.38.511.311.4覆土厚度最小值hmin（m）2.52.42.42.32.6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

5、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hmin，当实际覆土厚度hhmin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0.826.66=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：21.33，则：h2.28m，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

6、=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

7、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=2m，板厚=150mm，其上作用有300kN级消防车，

8、已知后轴轮压P=60kN，轮压着地面积为0.20.6m，动力系数1.3，板顶面混凝土面层=100mm厚求。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，=0.2+20.1=0.4m，=0.6+20.1=0.8m，=0.4/2=0.2，=0.8/2=0.4，考虑动力系数后=1.360/(0.40.8)=244 kN/m2简支双向板的绝对最大弯矩2440.40.8=11.2 kN.m，2440.40.8=9.18 kN.m=11.2 kN.m，取=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

9、静力计算手册（第二版）表4-16，=0.0368=0.1472则，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。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板跨（m）2.02.53.03.54.04.55.05.56.0等效均布荷载(kN/m2)35

10、.033.131.329.427.525.623.821.920.0（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覆土厚度（m）0.250.500.751.001.251.501.752.002.50调整系数1.000.920.830.750.660.580.490.410.32（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)板跨（m）覆土厚度（m）0.250.500.751.001.251.501.752.002.50235.03

11、2.029.126.123.220.217.214.311.3表6 消防车轮压作用下双向板的等效均布荷载值(kN/m2)板格的短边跨度（m）覆土厚度（m）0.250.500.751.001.251.501.752.002.502.035.032.029.126.123.220.217.214.311.32.533.130.427.724.922.219.516.814.011.33.031.328.826.323.821.318.816.313.811.33.529.427.124.922.620.318.115.813.611.34.027.525.523.521.419.417.415.4

12、13.311.34.525.623.822.020.318.516.714.913.111.35.023.822.220.619.117.516.014.412.911.35.521.920.619.217.916.615.314.012.611.36.020.018.917.816.715.714.613.512.411.34. 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

13、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。附录资料：不需要的可以自行删除设备大修规程1、目的消除设备存在的缺陷，保证生产设备恢复原有性能，有效延长设备的寿命、减小设备故障率、提高生产效益，减轻设备维修量。2、适用范围厂区主要生产设备3、职责 3.1设备经理（主管）根据生产情况，以及通过设备维修数据分析设备情况，制定设备大修计划，并且购置设备大修配件。3.2事务助理根据要大修的设备，编制设备大修记录单、设备大修验收记录单。3.3大修班班长根据要大修的设备，拟定大修计划，列出大修配件名单交

14、设备主管，准备大修所有器具，做好大修安全防护措施。3.4操作人员极力配合大修人员的工作，顺利开展大修。4、工作规程4.1大修准备工作4.1.1设备主管根据生产情况、设备情况提前一周制定大修计划，并落实到大修班和生产部门。4.1.2设备事物助理根据大修设备，编制设备大修记录单给大修班、大修验收记录单给设备主管。4.1.3大修班班长根据要大修的设备查阅资料，拟定大修安排计划，列大修配件清单交设备主管，落实大修人员，准备设备大修所需器具，做好大修安全防护措施。4.1.4设备主管购置设备大修所需配件，在大修前配齐。4.1.5操作人员在设备大修前，做好设备清洁卫生，清理设备场地，挪开生产加工物品，提前停

15、止设备，进入待修状态。4.2设备大修实施 4.2.1大修班班长组织指导大修工作，大修班根据大修要求严格对设备进行大修。 4.2.2填写设备大修单，记录在大修中更换的配件。 4.2.3设备主管在大修结束后，对大修设备进行验收，记录设备运行是否正常，运行参数是否合格，验收合格后投入运行。4.2.4设备事务助理在设备验收合格后，对大修记录、验收记录进行存档，并完善ERP平台数据记录。4.3设备大修规范4.2.1设备大修的周期为2年进行一次。4.2.2设备大修是以大修班为主、操作人员为辅，对设备有效的大修。 4.2.3根据设备秩序要求，结构要求，对设备全部或部分解体，把拆卸配件归类标记、存放。 4.2

16、.4严格检查设备机械结构部分和配件，清理结构污垢，清洗机械配件，更换润滑油，更换老化配件。 4.2.5检查设备气动、油压系统，清理气管、油管，清洗油箱、阀芯等，更换沉淀老化液压油。 4.2.6检查电气部分，更换老化线路、电器元件，更新设备配置，紧固各接线端子；检验电气设备绝缘、阻值等参数，更换检修参数不合格的电气设备；对配电箱、配电柜等进行清洁吹灰。 4.2.7没有允许，严禁改动设备原有结构，根据设备结构还原装配设备。4.2.8完成大修后，要清洁大修场所，保持设备环境的清洁卫生，对更换的配件统一规范放置。相关文件和记录 5.1设备大修单 5.2设备大修验收单附件: 设备维修及故障处理流程图1设

17、备维修流程设备操作人员发现故障填设备保修单注明设备型号（序号）设备操作人员发现故障填设备保修单注明设备型号（序号）、简述故障情况，生产班（组）长签字报机修班特殊情况可直接电话报修事后及时补写报修单机修班（组）长及时（15分钟内）安排检修或机修工接报修单直接检修维修机修人员主导，严格按照设备检修规程、安全操作、准确判断故障、按时保质完成，设备操作人员配合辅助设备配件在机修班库房或公司配件库领取（中夜班联系库房管理员）检修技术难点（问题）及时询问班（组）长和老员工，特殊辅助机具及时联系车间主任及班组长支援重大问题及时联系设备部经理（主管）直至向公司分管领导汇报一般情况当班必须检修完毕，如特殊情况必

18、须与下班交接（故障情况、检修进度等）做好记录检修完毕操作人员进行试车验收，填写维修情况、维修时间（报修单）设备部主管（专项助理）每周收集统计报修单，考评机修工检修时间及设备维修时间，周会通报设备部经理（主管）每月根据设备维修时间统计，分析（改进）设备维修状况、设备运行状况及操作与维修人员综合素质，形成月度总结上报公司2设备事故处理流程设备操作人员、车间主任、班组长或相关发现人员上报设备操作人员、车间主任、班组长或相关发现人员上报设备部、机修班维修人员或安全巡检人员提出设备部经理（主管）主导召集设备事故分析会，设备操作人员、所属车间主任班组长、机修班（组）长、相关维修人员参加，生产部、安环部有关

19、人员列席（如发生人生伤害事故由安环部主导）由设备操作人员、车间主任、班组长或相关发现人员阐述事故经过，维修人员叙述维修经过、损坏情况及原因分析，设备部经理（主管）作出事故结论，编制事故报告（含处理意见）事故按照三不放过原则处理落实（事故原因分析不清、责任不落实、无改进整改不放过）事故发生班组（车间）对相关责任人责任进行分解落实，并在班组召开分析会总结经验教训，进行预防整改，杜绝事故人力资源部及财务部根据事故报告对相关责任人进行扣款及绩效处罚设备大修单设备名称: 大修序号:规格型号制造厂家制造编号制造时间本厂编号大修时间使用部门安装地点主要附属设备序号名称规格型号单位数量制造厂制造号备注1234

20、5易 损 配 件12345大 修 记 录序号大修项目大修概述效果备注12345678910 制表人： 大修人： 审核人：设备维修记录单 位： 年 月 日设备编号设备名称规格型号开工时间竣工时间修理工时修理内容更换部件及消耗材料部件及材料名称数量单价（元）总价（元）合计验收情况遗留问题修理单位：检验员：使用单位验收人：设备部门： （公章）经办人：设备到货验收及移交记录设备名称型 号规 格 外形尺寸生产厂合 同 号出厂日期出厂编号重量公斤资产编号主 要 附 机 、随 机 附 件 及 工 具张技 术 资 料张序号名 称规格及型号应供量实收量名 称份份备 注说 明 书合 格精度检验单另件图册工具清单备件清单验收及移交记事：设备原值装备管理部门验收日期使用单位设备管理部门领用日期设备台账设备名称型号制造厂家供应厂家出厂编号出厂日期购买日期本厂编号维保人备注设备闲置（报废）设备台账序号设备名称本厂编号规格型号生产厂家数量单位闲置（报废）原因存放地点备注设备维修联络（派工）单报修单位编号： 维修单位编号：报修单位报修人报修时间上联 白色 报修单位存档上联 白色 报修单位存档维修单位维修人维修时间报修设备信息（规格型号及位号、编号）：报修设备故障描述：设备维修描述： 报修单位负责人意见（签名）：要求完成时间：维修单位负责人意见（签