汽车等效均布荷载的计算

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。

汽车等效均布荷载的计算汽车等效均布荷载的计算本工程最小板跨为2.4m×2.5m，板厚180mm，汽车最大轮压为100KN（根据《城市桥梁设计荷载标准》第4.1.3条城—A级车辆荷载）,汽车轮压着地面积为0.6m×0.2m（参考《建筑结构荷载规范》规范说明中4.1.1条“对于20~30T的消防车，可按最大轮压为60kN 作用在0.6m×0.2m的局部面积上的条件决定；”），动力系数为1.3，板顶填土S=0.9m。

平面简图详见附图一。

计算过程如下：一、X方向计算1.填土中扩散角取30°，tan30°=0.52.a x=0.6+2×0.5×0.9=1.5ma y=0.2+2×0.5×0.9=1.1ma x/l x=1.5/2.4=0.625 a y/l x=1.1/2.4=0.458l y/l x=2.5/2.4=1.042考虑动力系数后q=1.3P/(a x a y)=78.785kN/m2简支双向板的绝对最大弯矩：Mx max=0.0843×157.57×1.5×1.1=10.96Kn×mMy max=0.0962×157.57×1.5×1.1=12.51Kn×mMe max=0.0368×qe×l2qe=Me max/0.212=59Kn/m2二、Y方向计算1.填土中扩散角取30°，tan30°=0.5仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢22. a×=0.2+2×0.5×0.9=1.1ma y=0.6+2×0.5×0.9=1.5ma×/l×=1.5/2.4=0.458 a y/l×=1.1/2.4=0.625 l y/l×=2.4/2.5=0.96考虑动力系数后q=1.3P/(a×a y)=78.785kN/m2简支双向板的绝对最大弯矩：Mx max=0.0962×157.57×1.5×1.1=12.50Kn×m My max=0.0843×157.57×1.5×1.1=10.96Kn×m Me max=0.0368×qe×l2qe=Me max/0.23=54.37Kn/m2附图一仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢3。

汽车等效均布荷载的计算本工程最小板跨为2.4m×2.5m，板厚180mm，汽车最大轮压为100KN （根据《城市桥梁设计荷载标准》第4.1.3条城—A级车辆荷载）,汽车轮压着地面积为0.6m×0.2m（参考《建筑结构荷载规范》规范说明中4.1.1条“对于20~30T的消防车，可按最大轮压为60kN作用在0.6m×0.2m 的局部面积上的条件决定；”），动力系数为1.3，板顶填土S=0.9m。

平面简图详见附图一。

计算过程如下：一、X方向计算1.填土中扩散角取30°，tan30°=0.52.a x=0.6+2×0.5×0.9=1.5ma y=0.2+2×0.5×0.9=1.1ma x/l x=1.5/2.4=0.625 a y/l x=1.1/2.4=0.458l y/l x=2.5/2.4=1.042考虑动力系数后q=1.3P/(a x a y)=78.785kN/m2简支双向板的绝对最大弯矩：Mx max=0.0843×157.57×1.5×1.1=10.96Kn×mMy max=0.0962×157.57×1.5×1.1=12.51Kn×mMe max=0.0368×qe×l2qe=Me max/0.212=59Kn/m2二、Y方向计算1.填土中扩散角取30°，tan30°=0.52. a×=0.2+2×0.5×0.9=1.1ma y=0.6+2×0.5×0.9=1.5ma×/l×=1.5/2.4=0.458 a y/l×=1.1/2.4=0.625 l y/l×=2.4/2.5=0.96考虑动力系数后q=1.3P/(a×a y)=78.785kN/m2简支双向板的绝对最大弯矩：Mx max=0.0962×157.57×1.5×1.1=12.50Kn×m My max=0.0843×157.57×1.5×1.1=10.96Kn×m Me max=0.0368×qe×l2qe=Me max/0.23=54.37Kn/m2附图一。

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。

车辆等代均布荷载换算
挡土墙高度(M)
H=9挡土墙墙背坡度；俯斜正，仰斜负
m2=20破坏面与垂直面夹角（度）
θ=45tan(θ)=1破坏棱体宽度（M）Bo=H(m2+tan θ)
Bo=9.45车辆前后轴的轴距(M)
La=5路堤墙的墙顶边坡高度(M)
hp=0挡土墙分段长度（M）L=
12Lo=
10.19615车辆的扩散长度（M）Lo=La+(2hp+H)tan30
Lo=10.19615布置在Bo×Lo范围内的轮载重力（KN）
∑G=500车辆等代均布荷载(KPa)qk=∑G/(Bo×Lo)
qk= 5.189218土体重度（KN/M3），取γ=18
γ18等代均布荷载换算土柱高(M) ho=qk/γho=0.28829 墙背倾斜角（度）α （俯斜正，仰斜负） 填土内摩擦角（度）φ (本程序适用于φ大于等于3墙后填土面倾角（度）β
张建波2006-04-01
中材国际研发中心
结构设计研究所
破坏角的求导计算程序采用循环差分思想 墙背倾斜角（度）α （俯斜正，仰斜负）
填土内摩擦角（度）φ
(本程序适用于φ
大于等于30度)
墙后填土面倾角（度）
β
破坏角（度）θ张建波2006-04-01 中材国际研发中心
结构设计研究所。

汽车等效均布荷载的计算本工程最小板跨为2.4m x 2.5m,板厚180mm,汽车最大轮压为100KN （根据《城市桥梁设计荷载标准》第 4.1.3条城一A级车辆荷载），汽车轮压着地面积为O.6m x 0.2m （参考《建筑结构荷载规范》规范说明中4.1.1条“对于20~30T的消防车，可按最大轮压为60kN作用在0.6m x 0.2m的局部面积上的条件决定；”，动力系数为1.3,板顶填土S=0.9m。

平面简图详见附图一。

计算过程如下：一、X方向计算1. 填土中扩散角取30° tan30° =0.52a=0.6+2X 0.5X 0.9=1.5ma y=0.2+2x 0.5x 0.9=1.1ma x/l x=1.5/2.4=0.625 a y/l x=1.1/2.4=0.458l y/l x=2.5/2.4=1.042考虑动力系数后q=1.3P/（s x a y）=78.785kN/m2简支双向板的绝对最大弯矩：Mx max=0.0843X 157.57X 1.5x 1.1=10.96Kn X mMy max=0.0962X 157.57X 1.5X 1.1=12.51Kn X mMe max=0.0368x qe x l2qe=Me max/0.212=59K n/m2二、丫方向计算1.填土中扩散角取30° tan30° =0.52. a><=0.2+2x0.5X 0.9=1.1ma y=0.6+2x 0.5X 0.9=1.5ma x/l x =1.5/2.4=0.458 a y/l 人= 1.1/2.4=0.625l y/l x=2.4/2.5=0.96考虑动力系数后q=1.3P/(s x a y)=78.785kN/m2简支双向板的绝对最大弯矩：Mx max=0.0962X 157.57X 1.5x 1.1=12.50Kn x mMy max=0.0843X 157.57x 1.5x 1.1=10.96Kn x mMe max=0.0368x qe x l2qe=Me max/0.23=54.37K n/m2OLOZ2400附图一。

大桥墩承台车辆荷载在基坑工程中的验算1、根据承台的尺寸及开挖的深度，选取大桥墩承台基坑汽车外侧轮距离基坑坡顶线1.2米进行验算。

承台基坑开挖边1米范围内不能堆载土石方，开挖的土石方及时运离现场。

水文地质条件，根据地质勘探实际所处的开挖地质主要为粉质黏土。

（2）1-3粉质黏土（可塑）为中软土，δ0=100kpa。

2、计算与解释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(砼泵车也类似)，所谓前四后八自卸车就是说前面是双桥4个轮子,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（参考《结构荷载设计规范》GB50009—2012,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，考虑车轮抓地长度0.2m，前四后八后桥平面尺寸见下图:（1）汽车外侧轮距离基坑坡顶线L=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θ=30°.后轮双桥轮压的扩散面积为：（2.4+2)×(1.6+2）=15.84m.则汽车等效分布荷载：P=600kN/15.84 m=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θ=45°，则d= L=1.0m.（2）假设汽车外侧轮距离基坑坡顶线L=1.2m，计算汽车等效分布荷载作用大小时，车轮扩散压力扩散角θ=30°.后轮双桥的轮压的扩散面积为：（2.4+2.4)×（1.6+2.4）=19.2m.则汽车等效分布荷载：P=600kN/19.2m=31.25kPa.计算车轮荷载等效分布深度时，取车轮扩散压力扩散角θ=45°，则d= L=2.0m.现就汽车等效分布荷载大小及作用深度的车轮压力扩散角取值不同做出说明：计算等效分布荷载大小时，现行《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012)压力扩散角取30°、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012）中砼中压力扩散角取45°，土中压力扩散角取30°；计算等效分布荷载作用深度时,现行《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120—2012）土压力扩散角取45°.两者取值不同主要是因为出于从安全角度考虑，计算等效分布荷载大小时，取30°对工程安全有利;计算等效分布荷载作用深度时，取45°对工程安全有利.这也是三本规范土压力扩散角取值不同的原因所在.通过计算标明基坑边缘车辆超载，距基坑边线距离为1.0m时，汽车等效局部荷载标准值为35.84kPa.距基坑边线距离为1.2m时，汽车等效局部荷载标准值为31.25kPa.通过以上计算，现对坡顶汽车荷载等效分布荷载及作用深度表作简化,如下表1.表1基坑汽车等效分布荷载及作用深度表3、结论现场汽车外侧轮距离基坑坡顶线1.2米。