汽车荷载等级.docx
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汽车荷载等级
2003.03载6汽车《公路工程技术标准》(送审稿)条文说明及人群荷
汽车及人群荷载6
级、超20准》(97)中的车辆荷载在形式上为四个等级,即汽车—6.0.1《标
;汽车级、挂车—80—100;汽车—15挂车—120;汽车—20级、挂车
1550。
同时规定,新建公路桥涵的设计不采用汽车——10级、履带—
荷载,只是为便于国家统计工作的连续性而保留这一级80级、挂车—
荷载。
)所规定的以车队为计算荷载图式的车辆荷载标准,是设(97《标准》
计公路桥梁及其它构造物所规定的计算荷载。
为了保证桥梁的安全储
备和使用寿命,对桥上实际行驶的车辆轴重和总重必须予以严格限制,
一般情况下,不允许采用设计的极限值。
因此,设计轴荷载多大,桥
上实际行驶车辆的轴荷载也允许多大,这是不对的,车辆设计荷载与
车辆轴载、总载限制是两个不同的概念,不可混为一谈。
世界上有一
些国家制定了车辆轴载限值标准。
他们在制定设计车辆荷载标准及车
辆轴重限值时,除了考虑本国的国民经济发展水平外,同时考虑了采
用重型汽车提高轴重限值而获得的运输经济效益与相应增加的公路基
本建设投资及原有公路网的补强改造费用之间的合理平衡。
由于提高
轴重对公路投资的影响十分惊人,长期以来,各国政府都采用了极其
列出了几个经济较发达国家车辆荷载设计值慎重的态度。
表6.0.1-1
列举了一些国家和地区的轴载限值。
和允许轴载值,表6.0.1-2
轴载限值和设计标准值6.0.1-1表车辆轴载限值(kN)设计荷载标准值(kN)
国别
单轴双联轴单轴双联轴
82联邦145美国218144181109各州
160日本100
均布荷载中加入120203100英国
200400160100德国
400130160200法国
240100200前苏联120
1--载及人群荷车汽6.
2003.036汽车说《公路工程技术标准》(送审稿)条文明及人群荷载
意大利120190180280
2--载及人群荷车汽6.
2003.03汽车《公路工程技术标准》(送审稿)条文说明及人群荷载6
表6.0.1-2各国和地区轴载限值
单轴单轴轴轴双双家家区国地国区地((kN)kNkN))(kN)(147180125阿根廷印度106
8050,70,120印度尼西亚玻利维亚12080美伊朗巴西100200130170亚80,110加拿大100145,伊拉克17019160.智利120100日本21082100韩国哥伦比亚145145墨西哥81马来西亚9012255145巴基斯坦,11018080秘鲁洲82.109菲律宾145,20080145美国85180沙特阿拉伯145130委内瑞拉新加坡200100160奥地利80泰国16491200130比利时82,澳大利亚,1649290保加利亚100洲115-160155新西兰82100捷克80台湾省145145丹麦80102香港61160芬兰100欧阿尔及利亚130法国130160160100德国埃及100非200100英国100160利比亚
100,希腊11013180160马里匈牙利摩洛哥1600130160100爱尔兰尼日利亚163100
索马里100意大利190102160洲120162南非82荷兰18090,160坦桑尼亚80100挪威14560,10080扎伊尔波兰120145160,120罗马尼亚80泛美公路大80145100,75西班牙147会15591有160130瑞典美国各洲公关洲瑞士140100路组100145土耳其工作者协会100180织南斯拉夫16080AASHTO110180推前苏联180100110原经互会180荐100欧洲共同体亚太经社会
现行公路桥涵结构设计用车辆荷载标准模式是根据我国建国以后公路上
交通荷载的实际情况,经过相当长时期的分析、研究和修正确定的。
经
过几十年的修订、完善,其分级逐步完善、科学、合理,基本适应了我
国公路桥涵结构发展的需求。
3--载及人群荷车汽6.
2003.03汽稿)条文说明车及人群荷6载《公路工程技术标准》(送审
年,在修订《标准》时,对原车辆荷载标准进行了一次检查,一方1972
面向用车单位作调查,另一方面对按标准设计的桥梁通过一些重型卡车
的能力作了计算比较。
调查及计算分析的结果是:
公路上最常行驶的车
,改装后的黄河牌和一些越野车总重100kN辆,解放牌一级总重不超过
,这些都不超过或略超过标准车加重车,对较重的车要加300kN不超过
以验算。
鉴于车辆总重和轴重日趋增大,轴数也日渐增多,特别是发展大型集装
箱运输后,通往集装箱港口码头的公路桥涵需考虑集装箱半挂车能否正
常通行,而从一些计算资料可以看出,有些较重的卡车、自卸车、吊车
设计的桥梁上还不能自10020级、挂车—和半挂、全挂车,在按汽车—
由通行,因此,有必要在原有的车辆荷载标准中,增加一个较高的等级。
年1978级时,考虑了(81)确定,增加荷载等级汽车—超20《标准》
300kN车队或200kN京塘高速公路初步设计提出的两重车列形式,一是
倍,间距不变。
级乘1.5550kN半挂车;二是原汽车—20车队插入一辆
三双轴车和450kN后者虽然便于记忆和计算使用,但实际上并无300kN
半挂车,车辆间距车队插入一辆550kN轴车的车型,因此选定用200kN
。
在缺乏更多资料和科研成果的情m10仍取15m,加重车前后的间距取
车队的形式作为新增加的200kN况下,标准推荐暂用550kN半挂车插入
级。
20车辆荷载等级标准即汽车—超
为了保证桥涵的安全,对按荷载标准设计的桥梁的极限通过能力进行了
)时曾对三个等级的荷载标准作过验算;制(72计算。
在制方《标准》
)时,又检查了各级桥梁的极限通过能力,所用车辆除(81《标准》订
我国自己生产的车型外,也考虑了进口的车型。
各国生产的普通载重卡
车较重的是三轴车,而各国法定的车辆总重及轴重的限制,最大车重
。
载重更大的车辆则向半挂车发展。
普300kN300kN左右,极个别超过
通卡车有四轴的,其作用不比三轴大。
同吨位卡车大多有长短车身之分,
或轴重超过300kN其轴距亦不同。
验算通过能力时,选用了总重超过
或重吨位轴距较短的车型。
另外还选用了日渐增多的吊车,其重120kN
型四轴车可代表我国生产的双轴转向的四轴卡车。
自卸车选用了载重
500kN到150kN320kN的各种车型。
半挂车和全挂车取用载重120kN到
级桥梁的情况大体的各种车型。
从验算结果看,上述车型通过汽车—15
级桥梁降低一级,即可以与标准车同时以单辆车慢行上比通过汽车—20
通过的只能单独通过、可以单独通过的只能单车慢车通过。
级荷载设计的桥梁上不易通过的重型车如20同时,又将在按汽车—
阳汉车)、320kN380(自卸吊车、上海Coles(柯尔斯)100t
车200kN半挂插入550kN881500kN960(半挂车)及汉阳全挂车等,与
半挂车队混行通550kN以下可与队作了比较,如以弯矩控制,跨径30m
4--载及人群荷车汽6.
2003.03及人群荷载6汽(送审《公路工程技术标准》稿)条文说明车
级通过情况为好。
但是2030m以上可单车通过,且都比汽车—过,跨径
的简支以下单向宽11.7m集相比,级差不大,如跨径它与汽车—2050m
,剪力平均增大12%级增大梁桥、汽车—超20级的弯矩只比汽车—20
,似乎不足以5.9%3.4%和-7(m)的双车道桥,则分别增大17%;对净
形成一级,整个车辆荷载标准如何分级有待于进一步的研究。
级这两种级与汽车—20经过多年的使用发现,有些标准图对汽车—15
荷载标准采用同一截面尺寸,只是钢筋稍有增加;还有一些则两者是
完全一样的。
通过选用已有定型设计的钢筋混凝土装配式板桥和梁桥,
级两种不同荷载下所需钢筋虽比汽级和汽车—20分别计算在汽车—15
,平均节省5%1.1%~级省1.8%~1.85%,但全桥造价只节省车—20
级设计的桥梁上能通过的车辆,在按汽202.3%。
而且许多在按汽车—
级的通行1515级设计的桥梁上就不能安全通过。
也就是说汽车—车—
年修订标准时,取消了1997级肯定要差,因此,在能力比汽车—20
这一级标准荷载。
但为了国家统计工作的连续级、挂车—80汽车—15
性,标准中仍保留了这一级荷载标准。
但在今后的设计中不再采用。
经过几十年的发展事实证明,我国现行的公路桥涵设计用标准车辆荷
载模式及其分级基本上是合理的,适应和体现了我国公路建设发展的
需求。
但随着我国经济实力的增加和公路交通事业的发展,特别是高
速公路、一级公路的快速发展,交通运输物流的迅速发展,对公路桥
涵设计用标准车辆荷载的应用提出了更高的要求。
同时,我国现行的
标准车辆荷载模式在总体上存在着一些不尽合理之处,如采用车队荷
载模式在桥涵结构设计时计算非常繁琐、车队荷载在不同跨径的结构
上产生的效应的连贯性不够合理、荷载的级差不容易识别等,同时,
采用标准车辆荷载模式容易造成一部分人员认为设计采用的虚拟的标
准车辆荷载说明在实际运营中允许如此载质量的车辆随意在相应的公
路上行驶等错误的观念。
为此,本次修订时,对公路桥涵结构设计的
级20标准车辆荷载模式及其分级作了调整。
一是改变了目前如汽车—
之类的称呼,改为公路—Ⅰ级、公路—Ⅱ级;二是明确取消了汽车—
级标准荷载,即在标准中不再保留该级荷载标准;三是在本标准中15
多万级标准荷载,尽管我国四级公路的里程有30取消了原汽车—10
公路,但考虑在设计四级公路的桥涵结构时,应适当提高桥涵构造物
的承载能力,为今后道路的改造和提高等级、提高道路的通行能力创
造条件,从投资方面来看,在一定范围内适度提高部分四级公路上的
桥涵构造物的承载能力,对现阶段及今后公路交通事业的发展是有利
的,也是可以接受的,也满足了国防道路的建设需求。
经过如此调整,
汽车荷载分为公路—Ⅰ级、公路—Ⅱ级两级,从荷载水平看,公路—
级标准荷载,公路—Ⅱ级基本相20Ⅰ级基本相当于原标准的汽车—超
级标准荷载。
同时,从形式上取消了验算荷载,当于原标准的汽车—20
而将验算荷载的影响通过多种途径间接地反映到汽车荷载模式中。
汽
车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。
车道荷载由均布荷载和集中荷载
组成。
桥梁结构整体计算应采用车道荷载;桥梁局部加载及涵洞、桥
5--载及人群荷车汽6.
2003.03及人群荷载6车汽《公路工程技术标准》(送审稿)条文说明
台台后汽车引起的土压力和挡土墙上汽车引起的土压力等的计算应采
用车辆荷载。
车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。
公路—Ⅰ级、公
路—Ⅱ级汽车荷载的标准值是通过“公路桥梁可靠度研究”并经过与
原标准的综合比较分析确定的,特别是兼顾了新旧标准间的衔接。
6.0.2《标准》(97)规定,高速公路应采用汽车—超20级标准荷载,一级
公路可以根据公路的使用任务、功能和将来发展的需求等情况选用汽车
—超20级或汽车—20级标准荷载,二级公路和三级公路原则上应采用
汽车—20级标准荷载,四级公路应采用汽车—10级标准荷载。
本次修
订时,根据一级公路在公路网中的地位和作用,将一级公路拟采用的汽
车荷载标准统一规定为公路—Ⅰ级,而将二、三、四级公路上的桥涵结
构的汽车荷载标准统一调整为公路—Ⅱ级,考虑到标准使用的延续性、
及一些边远地区交通的实际情况及与原标准汽车—10级标准荷载应用
的实际衔接,补充规定了重型车辆少的四级公路的桥梁设计所采用的汽
车荷载标准值可为公路—Ⅰ级汽车荷载标准值的0.60倍。
这样,在汽
车荷载等级上只有两级,但在四级公路桥梁的处理上做出了局部的微调。
6.0.3本次修订,对汽车荷载模式进行了调整,取消了原标准的计算荷载和
验算荷载的说法,同时,而将验算荷载的影响通过多种途径间接地反映
到汽车荷载模式中。
表6.0.3举例针对不同的梁、板结构计算了在汽车
荷载效应和挂车荷载效应不同荷载效应组合下的荷载效应,计算结果表
明,在极大多数情况下,当计算结构的承载能力极限状态时,挂车荷载
的效应不起控制作用,这就为取消挂车荷载提供了条件,可以采取多种
方式方法将原标准的挂车荷载的作用隐含在新荷载标准中,而不必再规
定挂车荷载,从而简化了设计计算。
标准车队荷载效应与挂车荷载效应的关系6.3表
1.简支板(净-7+2*1.0m)
汽车—20级级汽车—超20跨径位注置备(m)挂恒+人+恒+挂恒+汽+人汽恒+550.88480.0M跨中574.76(0.9)614.1910322.64/296.03=1378.9322.64369.53296.03(0.71)支点Q.09903.11(0.945818.34933.85M13跨中931.78)
6--载及人群荷车汽6.
2003.036汽车(送审《公路工程技术标准》稿)条文说明及人群荷载
435.01/393.19=1.1支点Q340.34(0.8)393.19383.03435.01383.03/340.34=1.1251426.71286.6M跨中1374.4(0.93)1461.916418.3(0.75)537.56支点Q490.5481.01885.7(0.83)2038.71927.01744.5M跨中567.9/536.4=1.0206463.7(0.71)Q536.4504.7567.9支点504.7/463.7=1.09级荷载的效应比值,下同。
级荷载的效应与汽车—20括号内数值为汽车—超注:
20
7--载及人群荷车汽6.
2003.03及人群荷6载汽车《公路工程技术标准》(送审稿)条文说明
-7+2*1.0m)2.简支梁(净
级汽车—20汽车—超20级径跨注置位备)(m挂恒挂+恒+汽+恒+汽+人人恒+4857.64339.6(0.76)M4747.34371.5跨中25855.6720.3(0.65)Q753.8685.8支点6953.96058.36665.96179.2(0.73)跨中M30847.61008.1793.9支点Q861.8(0.65)8246.167664.4跨中M7929.1(0.73)8922.335963.5(0.65)905.8支点Q1101.4852.310556(0.71)跨中M1059911595992140支点Q1104(0.65)124297610291464813489(0.73)M1334512567跨中451156139311031267(0.67)支点Q1623916756(0.73)跨中M1535918068501424(0.68)支点Q157********3
20级,双向四车道高速公路,桥宽度变化).简支板(汽车—超3
中边板板径跨注置备位)m(恒+恒+挂汽+汽恒+挂恒成南线跨中M1444.71509.51530.71416.216Q支点460.9433.6437.5413.6M跨中2151.12264.12201.52223.720Q支点521.6473.9529.5484.1锡宜路M跨中486.2461.9531.5495.710Q支点240.4253.9243.3223.8M跨中757.9817.2754.1625.213Q支点304.9275.6294.2273.1M跨中1182.31271.21172.61276.216Q支点350.4336.3359.5378.2M跨中1928.42008.01845.71785.420Q支点384.0413.3445.0411.6
在修订本标准前,结合国家标准《公路工程结构可靠度设计统一标准》
)的编制,在开展“公路桥梁可靠度研究”时,对汽99(GB/T50283—
车荷载及其荷载效应都作了统计分析。
因为结构设计只需荷载效应
影车重或轴重、车间距、轴距()而行驶于桥上的汽车车队荷载以多个参数
它不能被直接引入可靠度分析之中。
所以必,响产生于结构中的效应
通过对不同桥型、各种跨径的大量计须在汽车荷载调查分析基础上,
求得具有控制作用的各类效应。
算,
汽车车队荷载的调查是通过“公路车辆动态测试仪”进行的。
根据全
8--载及人群荷车汽6.
2003.03汽稿)条文说明车及人群荷6载《公路工程技术标准》(送审
四条国道101328、305、、国交通量调查长期观测的资料,选择了207
干线上相应的山西晋城、江苏扬州、辽宁大洼、河北承德设置了测点。
密度大;大洼测点车,晋城测点运煤车多,车重大;杨州测点车流多
行车集装箱和拖挂车占较大比例;承德测点则是车重不大,型变化多,
在一定程度上反密度也较稀。
这些测点的车辆交通情况各具有特点,
获得映了我国各级公路的车流状况。
通过各个测点连续五天的测录,
多辆汽300,还用人工方法测得了了6万多辆汽车的相关数据。
此外
进而进行汽车车自然堵塞情况。
这些调查数据构成了汽车荷载分析,
荷载效应分析的基础。
汽车的行驶密度对结构设计有着重要的影响。
而公路上实际行车密度
和季节的变化其差异是很大的。
在汽车荷载统计分析一天内)随时间(
而应根据实测资料大致地划不能把所有样本笼统地集合在一起,时,
分汽车的运行状态。
按照现行标准的规定以及目前设计所采用的汽车
统计时将汽车荷载分为密集运行和一般运行两种状态。
前,荷载标准
者的两辆相随汽车的时间间隔在三秒以下,也包括堵车状态,比拟于
级;后者的两辆相随汽车的时间间隔在三秒及三现行规范汽车—超20
级。
比拟于现行规范的汽车—20秒以上,
理应从实际要取得汽车荷载效应的统计资料,从统计学的角度出发,
无法做到。
目前在测试技术上尚存在困难,结构上直接测得。
但是,
汽车荷载效应只能根据汽车荷载的实测数据及统计结果通过大量计算
、)(弹性或非弹性空间或平面)、材料确定。
这样,就忽略了结构(
等因素的不定性对荷载效应统计规律的影响。
精确或近似假定)计算(
如何选择汽车荷载样本也是既然汽车荷载效应要通过计算加以确定,
一个重要问题。
根据现有调查统计资料有以下三个方案可供选择:
①
在时从汽车荷载统计规律中随机抽取车重和车间距组成各式车队;②
经剔除异常值后连续测录的段内寻找使结构产生最大效应的车队;③
第三方案为最佳方案。
因为它不但更自然车队。
经分析比较后认为,
无论是一般运行状态,,而且从统计分析结果看接近于实际车流状况
还是密集运行状态均不过多地脱离现行规范规定的汽车荷载标准产生
这样就可避免在材料用量上与以往设计结果比较波动过大。
的效应值,
为根据S,其中K汽车荷载效应的可靠性分析采用无量纲参数=S/SQSQQkQ分为一般运行状态和密集运行状态;,实测的汽车荷载计算的效应值
一的效应值,S为根据现行规范规定的汽车荷载标准计算的对应于SQQk密集运行状态时汽车荷,20级般运行状态时汽车荷载标准采用汽车—
2检验法进行截检验法或小样本W-载标准采用汽车—超20级。
用KS
年内的最大值分布根据截口分布口分布的拟合检验,设计基准期100
选用了两个分布类型:
正态分布和极值Ⅰ型分布。
由汽车荷载效应在设计基准期内的统计参数和概率分布函数可以看出
9--载及人群荷车汽6.
2003.03汽车(送审稿)条文说明及人群荷载6《公路工程技术标准》
汽车荷载标准值应以弯矩效,在任何情况下剪力效应均不起控制作用
取保证率为荷载标准值应的概率分布为基础取值。
按照国际惯例,SQk的分位值。
则95%
一般运行状态时:
'由正态分布计算得SS0.8877?
QkQk
'由极值Ⅰ型分布计算得S0.8871S?
QkQk
密集运行状态时:
'由正态分布计算得S0.9285S?
QkQk
'由极值Ⅰ型分布计算得S0.9280S?
QkQk
为由现行规范的汽车荷载标准图式产生的效应值。
一以上各式中S'Qk对应于级荷载;密集运行状态时般运行状态时对应于汽车—20''SSQkQk实际调查统计得到的效应标准值,20级荷载。
显而易见汽车—超
:
一般运行均小于现行规范汽车车队荷载标准值产生的效应值''SSQkQk。
上述研究成果从一个方面7%;密集运行状态时约小状态时约小11%
表明,我国原来采用的车辆荷载标准是恰当、合理的,总体上是应了
我国公路交通事业发展的需求。
但在确定新汽车荷载标准值时还是根
据有关要求总体上对汽车荷载的标准值的规定作了少量的提高。
则所得调查统1%,,若将风险率降到上述取值原则承担了5%的风险率
一般运行状态和密集运行状态均达到了现行规范的标准计标准值,SQk值。
S'Qk
)工作的基99(在《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T50283—
础上,本标准将车
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- 汽车 荷载 等级