汽车荷载等级
6 汽车及人群荷载
6.0.1 《标准》（97）中的车辆荷载在形式上为四个等级，即汽车—超20级、挂车—120；
汽车—20级、挂车—100；汽车—15级、挂车—80；汽车—10级、履带—50。
同时规定，新建公路桥涵的设计不采用汽车—15级、挂车—80荷载，只是为便
于国家统计工作的连续性而保留这一级荷载。
《标准》（97）所规定的以车队为计算荷载图式的车辆荷载标准，是设计公路桥
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慎重的态度。表6.0.1-1
列出了几个经济较发达国家车辆荷载设计值和允许轴载值，表6.0.1-2列举了
一些国家和地区的轴载限值。
表6.0.1-1 轴载限值和设计标准值
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。
1972年，在修订《标准》时，对原车辆荷载标准进行了一次检查，一方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辆，解放牌一级总重不超过100kN，改装后的黄河牌和一些越野车总重不超过300kN，这些都不超过或略超过标准车加重车，对较重的车要加以验算。
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、吊车和半挂、全挂车，在按汽车—20级、挂车—100设计的桥梁上还不能自由通行，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。
《标准》（81）确定，增加荷载等级汽车—超20级时，考虑了1978年京塘高速公路初步设计提出的两重车列形式，一是200kN车队或300kN车队插入一辆550kN 半挂车；二是原汽车—20级乘1.5倍，间距不变。后者虽然便于记忆和计算使用，但实际上并无300kN双轴车和450kN三轴车的车型，因此选定用200kN车队插入一辆550kN半挂车，车辆间距仍取15m，加重车前后的间距取10 m。在缺乏更多资料和科研成果的情况下，标准推荐暂用550kN半挂车插入200kN车队的形式作为新增加的车辆荷载等级标准即汽车—超20级。
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计算。在制方《标准》（72）时曾对三个等级的荷载标准作过验算；制订《标准》（81）时，又检查了各级桥梁的极限通过能力，所用车辆除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300kN左右，极个别超过300kN。载重更大的车辆则向半挂车发展。普通卡车有四轴的，其作用不比三轴大。同吨位卡车大多有长短车身之分，其轴距亦不同。验算通过能力时，选用了总重超过300kN或轴重超过120kN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120kN到320kN的各种车型。半挂车和全挂车取用载重150kN到500kN的各种车型。从验算结果看，上述车型通过汽车—15级桥梁的情况大体上比通过汽车—20级桥梁降低一级，即可以与标准车同时以单辆车慢行通过的只能单独通过、可以单独通过的只能单车慢车通过。
同时，又将在按汽车—20级荷载设计的桥梁上不易通过的重型车如Coles（柯尔斯）100t吊车、上海380（320kN自卸车）、汉阳960（500kN半挂车）及汉阳881全挂车等，与550kN半挂插入200kN车队作了比较，如以弯矩控制，跨径30m以下可与550kN半挂车队混行通过，跨径30m以上可单车通过，且都比汽车—20级通过情况为好。但是它与汽车—20集相比，级差不大，如跨径50m以下单向宽11.7m的简支梁桥、汽车—超20级的弯矩只比汽车—20级增大12%，剪力平均增大17%；对净-7（m）的双车道桥，则分别增大3.4%和5.9%，似乎不足以形成一级，整个车辆荷载标准如何分级有待于进一步的研究。
经过多年的使用发现，有些标准图对汽车—15级与汽车—20级这两种荷载标准
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，分别计算在汽车—15级和
汽车—20级两种不同荷载下所需钢筋虽比汽车—20级省1.8% ~ 1.85%，但全
桥造价只节省1.1% ~ 5%，平均节省2.3%。而且许多在按汽车—20级设计的桥
梁上能通过的车辆，在按汽车—15级设计的桥梁上就不能安全通过。也就是说
汽车—15级的通行能力比汽车—20级肯定要差，因此，在1997年修订标准时，
取消了汽车—15级、挂车—80这一级标准荷载。但为了国家统计工作的连续性，
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—20级之类的称呼，改为公路—Ⅰ级、
公路—Ⅱ级；二是明确取消了汽车—15级标准荷载，即在标准中不再保留该级
荷载标准；三是在本标准中取消了原汽车—10级标准荷载，尽管我国四级公路
的里程有30多万公路，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—Ⅰ级基本相当于原标准的汽车—超20
级标准荷载，公路—Ⅱ级基本相当于原标准的汽车—20级标准荷载。同时，从
形式上取消了验算荷载，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。
表6.3 标准车队荷载效应与挂车荷载效应的关系
注：括号内数值为汽车—超20级荷载的效应与汽车—20级荷载的效应比值，下同。
2．简支梁（净-7+2*1.0m）
3．简支板（汽车—超20级，双向四车道高速公路，桥宽度变化）
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》
（GB/T50283—99）的编制，在开展“公路桥梁可靠度研究”时，对汽车荷载及
其荷载效应都作了统计分析。因为结构设计只需荷载效应, 而行驶于桥上的汽
车车队荷载以多个参数(车重或轴重、车间距、轴距)影响产生于结构中的效应,
它不能被直接引入可靠度分析之中。所以必须在汽车荷载调查分析基础上, 通
过对不同桥型、各种跨径的大量计算, 求得具有控制作用的各类效应。
汽车车队荷载的调查是通过“公路车辆动态测试仪”进行的。根据全国交通量
调查长期观测的资料, 选择了207、328、305、101四条国道干线上相应的山西
晋城、江苏扬州、辽宁大洼、河北承德设置了测点。晋城测点运煤车多, 车重
大；杨州测点车流多, 密度大；大洼测点车型变化多, 集装箱和拖挂车占较大比例；承德测点则是车重不大,行车密度也较稀。这些测点的车辆交通情况各具有特点, 在一定程度上反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, 获得了6万多辆汽车的相关数据。此外, 还用人工方法测得了300多辆汽车自然堵塞情况。这些调查数据构成了汽车荷载分析, 进而进行汽车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随时间(一天内)和季节的变化其差异是很大的。在汽车荷载统计分析时, 不能把所有样本笼统地集合在一起, 而应根据实测资料大致地划分汽车的运行状态。按照现行标准的规定以及目前设计所采用的汽车荷载标准, 统计时将汽车荷载分为密集运行和一般运行两种状态。前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，比拟于现行规范汽车—超20级；后者的两辆相随汽车的时间间隔在三秒及三秒以上, 比拟于现行规范的汽车—20级。
从统计学的角度出发, 要取得汽车荷载效应的统计资料, 理应从实际结构上直接测得。但是, 目前在测试技术上尚存在困难, 无法做到。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确定。这样, 就忽略了结构 (空间或平面)、材料 (弹性或非弹性)、计算(精确或近似假定)等因素的不定性对荷载效应统计规律的影响。既然汽车荷载效应要通过计算加以确定, 如何选择汽车荷载样本也是一个重要问题。根据现有调查统计资料有以下三个方案可供选择：① 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 在时段内寻找使结构产生最大效应的车队；③ 经剔除异常值后连续测录的自然车队。经分析比较后认为, 第三方案为最佳方案。因为它不但更接近于实际车流状况, 而且从统计分析结果看, 无论是一般运行状态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的效应值, 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。
汽车荷载效应的可靠性分析采用无量纲参数K S Q =S Q /S Q k , 其中S Q 为根据实测的汽车荷载计算的效应值, 分为一般运行状态和密集运行状态；S Q k 为根据现行规范规定的汽车荷载标准计算的对应于S Q 的效应值, 一般运行状态时汽车荷载标准采用汽车—20级, 密集运行状态时汽车荷载标准采用汽车—超20级。用K －S 检验法或小样本W 2检验法进行截口分布的拟合检验，设计基准期100年内的最大值分布根据截口分布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, 在任何情况下剪力效应均不起控制作用, 汽车荷载标准值应以弯矩效应的概率分布为基础取值。按照国际惯例, 荷载标准值Qk S 取保证率为95%的分位值。则
一般运行状态时：
由正态分布计算得
'8877.0Qk Qk
S S
由极值Ⅰ型分布计算得
'8871.0Qk Qk S S =
密集运行状态时：
由正态分布计算得
'9285.0Qk Qk S S =
由极值Ⅰ型分布计算得
'9280.0Qk Qk S S =
以上各式中, ’
Qk S 为由现行规范的汽车荷载标准图式产生的效应值。一般运行
状态时’Qk S 对应于汽车—20级荷载；密集运行状态时’
Qk S 对应于汽车—超20级
荷载。显而易见, 实际调查统计得到的效应标准值’
Qk S 均小于现行规范汽车车
队荷载标准值产生的效应值’
Qk S ：一般运行状态时约小11%；密集运行状态时约小7%。上述研究成果从一个方面表明，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。
上述取值原则承担了5%的风险率, 若将风险率降到1%, 则所得调查统计标准
值Qk S , 一般运行状态和密集运行状态均达到了现行规范的标准值’
Qk S 。
在《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283—99）工作的基础上，本标准将车辆荷载标准模式由车队荷载计算模式调整为车道荷载模式。车道荷载模式由具有一定压力强度的分布力q 和集中力P 组成。由于汽车荷载标准值是由设计基准期内汽车荷载效应最大值概率分布的某一分位值确定的。所以车道荷载q 和P 值的求得, 需要将其施加于各种结构的各种跨径, 并使计算效应大致等于这个分位值。经过反复的计算比较，提出了本《标准》规定的车道荷载的均布荷载q 和集中荷载P 之值。由于原车队标准的原因，本《标准》在总体上与原汽车—超20级和汽车—20级标准荷载协调的基础上在局部或细部有些不同程度的差异，总体上，公路—Ⅱ级荷载与汽车—20级荷载产生的荷载效应相当，而公路—Ⅰ级荷载较原汽车—超20级标准荷载产生的荷载效应微有不同程度的提高，平均提高约6 ~ 8%。公路—Ⅱ级车道荷载标准值统一取公路—Ⅰ级标准值的0.75倍。如此，实际上，经过本次标准修订后，公路桥涵设计用汽车荷载标准值较原标准有不同程度的提高，这也与我国公路上交通量和交通荷载的快速增长在一定程度上是适应的。同时，如果结合具体的桥涵结构设计规范，如《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023--85），总体上对结构承载能力要求的提高幅度还要高一些，这对保证作为生命线工程的桥涵工程结构的安全、耐久是必要的。
6.0.4 ～6.0.5 本《标准》规定：桥梁局部加载及涵洞、桥台和挡土墙等的计算应采
用车辆荷载。为便于管理并与原标准合理衔接，标准车辆荷载统一采用原汽车—超20级荷载标准中总重为550kN 的重车。如此，对原汽车—20级标准荷载作用的桥台和挡土墙的承载能力要求约提高140/120=1.167倍，实际工作中需增加的投资极有限但其对提高整个公路工程的通行能力的作用是极为明显的。
车辆荷载的变化对涵洞的设计影响很少，但对桥梁的局部构件的要求提高了。
从近几年桥梁结构的损坏情况看，很多为结构的局部构件的损坏造成整个结构
使用出现问题，同时，相关的桥梁结构构件的局部承载能力应逐步趋向于一致，
这对今后公路及其桥梁的改造是极为必要的。
为适当兼顾与《标准》（97）汽车—10级标准汽车荷载的合理衔接，标准对重
型车辆少的四级公路上的相关构造物设计所采用的汽车荷载规定在公路—Ⅰ级
标准汽车荷载的基础上乘以0.60的系数。
6.0.6 本《标准》规定，桥面净宽除行车道宽度外，还包括硬路肩、安全带等宽度。
车辆实际行驶时，可能在行车道上，也可能在桥面的其他部位上，因此，要考
虑桥面净宽内如何布载的问题。
在以往的桥梁设计中，常遇到这样的情况：单纯按标准横向布载的规定在桥面
上布置车队数，而不考虑能使车辆正常行驶并使之保持一定行车速度所必需的
行车道宽度。例如：9.75m的桥面净宽，按标准规定，横向布载可布置三个车
队，但本《标准》关于行车道宽度3.50 ～3.75m的规定，要设置三个布载车道
至少需要有10.5m桥面净宽才能保证车辆正常行驶。显然，尽管按布载宽度
3.10m（车厢宽2.50m加相邻车厢净距0.6m）在9.75m桥面净宽上可布置三行
车队，但按行车条件的要求是不合理的。布载宽度是为使桥梁获得最大荷载效
应所作的规定，车辆实际行驶仍需要足够的行车道宽度。在确定横向布置车队
时，两者均应考虑。
桥梁横向布置车队数N的新规定，是以最小标准行车道宽度3.5m为控制参数的。
当为单向行车道时，把3.5N的桥面净宽作为其下限，3.5（N+1）作为上限，如
采用三个布置车队数，则桥面净宽必须大于3.5*3=10.5m，而小于3.5*4=14.0m；
当为双车道时，由于横向布置车队数必然为偶数，所以其下限仍然为3.5N，而
上限则为3.5（N+2），如采用二个布置车队，其桥面净宽的下限为3.5*2=7.0m，
而上限为3.5*4=14.0m。
6.0.7 利用新近在四条国道干线公路上连续测得的汽车荷载参数（车重、轴重、轴距
及车间距等），考虑特大跨径桥梁的受荷特点及我国现行标准车辆荷载的现状，
将经整理得到的车队荷载作为样本，通过计算机程序计算其在各种跨径（侧重
于大跨径）的各类桥梁（主要是连续梁和简支梁）上的效应，对这些效应进行
统计分析。
根据可靠度理论，将通过桥梁的汽车荷载作为随机过程来处理，设计基准期取
100年，以随机过程的截口分布为基础，求得设计基准期内得最大值分布。取
最大值概率分布的0.95分位值，得到随跨径变化的效应曲线，经线形回归得到
汽车荷载纵向折减系数的计算公式：
α
(-
?
)
=
-
L5
10
L
7185
.4
97913
.0
该曲线随L增大的递减率较平缓，为方便使用，提出简化规定值。
6.0.8 随着桥梁横向布置车队数的增加，各车道内同时出现最大荷载的概率减小。因
此，可从概率理论推导出汽车荷载为多行车队布载时横向折减系数的计算公式，
并结合我国实际情况提出相应的规定值。新规定值与英国桥规BS5400、加拿大
安大略省桥规OHBDC和美国土木工程师协会（ASCE）的《桥梁建议设计荷载》
中的规定值相近，详见表6.0.8。
6.0.9 人群荷载是公路桥梁结构设计的基本可变荷载之一，在设计或验算承载能力极
限状态和正常使用极限状态下的结构或结构构件的强度和稳定时，必须考虑公
路桥梁上人群荷载的作用。
在1951年的《公路工程设计准则（草案）》中，规定跨径20m以下时，人群荷
载为400kgf（3.922kN m
/2），在两者之
/2），30m以上为300kgf（2.941kN m
间则按跨径大小内插。1954年和1956年的准则中，规定一般为300kgf
（2.941kN m
/2）。1967
/2），城市范围内行人稠密地区为400kgf（3.922kN m 年公布的《公路桥涵车辆荷载及净空标准暂行规定》中，考虑到全桥同时满布
车辆和行人的机会较少，因而改前者为200kgf（1.961kN m
/2），后者为300kgf （2.941kN m
/2），
/2）。1972年颁布的标准规定一般为250kgf（2.451kN m 城市郊区行人稠密地区为350kgf（3.431kN m
/2）。修订1972年标准时，根据各应用单位应用情况的反馈并参考城建部门所采用的人群荷载标准，规定一般
为300kgf（2.941kN m
/2），
/2），城市郊区行人密集地区为350kgf（3.431kN m 但亦可根据实际情况或参照所在地区城市桥梁设计的规定予以确定。1981年、
1989年和1997年的《标准》维持了原规定。
各国规范的规定基本上均真实地反映了人群荷载在桥梁上的变化规律，即在小
跨径时，人群荷载值取为定值；在中等跨径时，人群荷载值随跨径的增加而递
减；并当跨径较大时，人群荷载值趋向稳定。
从现行《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021－89）中有关人群荷载的规定与各国
规范规定的比较来看，在小跨径时，我国的规定还是比较合适的，但在大跨径
时，因我国规范中的人群荷载值未有合理折减，故明显偏高于其他规范的规定
值。
通过大量的实际调查和对人群荷载随机过程概率模型的数理统计分析，我们得到了人群荷载随机过程的任意时点的分布和设计基准期内的最大值分布以及人群荷载的代表值。研究表明：当取设计基准期内最大值分布的95％分位值时，公路桥梁人群荷载的标准值为3.0kN m
/2，这与现行《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021－89）中一般情况下的公路桥梁人群荷载规定值相同，说明现行规范的规定值还是比较合理的。同时，该规范值是通过大量的实际调查和对人群荷载随机过程概率模型的数理统计分析得到的，它反映了实际情况并考虑了今后可能的发展，从现行规范的应用情况来看，该值的使用情况是比较好，故本《标准》维持该规范值的规定，虽然该值较其他国家规范的规定值稍偏小（其他国家从来没有对人群荷载作过象我国这样规模的实际调查和概率统计分析）。现行规范中的人群密集地区的公路桥梁人群荷载的标准值取3.5kN m
/2，相当于设计基准期内最大值分布的98％分位值。
人群荷载3.0kN m
/2的直观概念是相当于在一平方米内有平均约0.6kN重的人5位，0.75kN重的人4位，这种状况几乎只在相当拥挤的商场柜台前或某突发事件下的某些局部区域内才能发生。目前在某些公路桥梁的设计中，设计人员将在车行道和人行道上满布人群荷载而不考虑汽车荷载的存在作为一种荷载组合情况予以处理，实际上是不妥的。在这种情况下，对以往的某些结构或某些荷载等级会产生人群荷载控制结构或结构构件的设计，造成不必要的人力和物力的浪费。人群荷载满布公路桥梁，在极个别情况下会发生，但这应属于小概率事件，且这一般是可以加以人为控制的。对于这种极端情况，可以在设计时作为特殊情况考虑并作结构承载能力的检算，但不应作为结构设计的基本依据。
在各国规范人群荷载的表达中，有以结构跨径作为指标，也有以加载长度作为指标，实际上，两种表达方式各有利和弊。
根据与各国规范规定的比较，建议在新规范中考虑随结构跨径增大而人群荷载的折减，并建议人群荷载标准值的低限值为2.5kN m
/2（相应于初始值或基本值3.0kN m
/2）。对照《标准》（97），当结构跨径不大于50m，即对应于技术标准中的中小桥（单孔跨径小于50m的桥梁），人群荷载基本值不折减；而对桥梁单孔跨径大于等于150m的特大桥，人群荷载取其低限值2.5kN m
/2；当对桥梁跨径居于50m和150m之间的大桥，人群荷载随结构跨径的增加而线性递减。
考虑到与《标准》（97）的衔接，对人群密集地区公路桥梁的人群荷载为一般情况下人群荷载的1.15倍；对专用人行桥，人群荷载的基本值取为3.5kN m
/2。
汽车荷载等级教学文案
汽车荷载等级
6 汽车及人群荷载 6.0.1 《标准》（97）中的车辆荷载在形式上为四个等级，即汽车—超20级、挂车— 120；汽车—20级、挂车—100；汽车—15级、挂车—80；汽车—10级、履带— 50。同时规定，新建公路桥涵的设计不采用汽车—15级、挂车—80荷载，只是为便于国家统计工作的连续性而保留这一级荷载。 《标准》（97）所规定的以车队为计算荷载图式的车辆荷载标准，是设计公路 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慎重的态度。表 6.0.1-1列出了几个经济较发达国家车辆荷载设计值和允许轴载值，表6.0.1-2列 举了一些国家和地区的轴载限值。
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。
1972年，在修订《标准》时，对原车辆荷载标准进行了一次检查，一方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辆，解放牌一级总重不超过100kN，改装后的黄河牌和一些越野车总重不超过300kN，这些都不超过或略超过标准车加重车，对较重的车要加以验算。 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、吊车和半挂、全挂车，在按汽车—20级、挂车—100设计的桥梁上还不能自由通行，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。 《标准》（81）确定，增加荷载等级汽车—超20级时，考虑了1978年京塘高速公路初步设计提出的两重车列形式，一是200kN车队或300kN车队插入一辆550kN半挂车；二是原汽车—20级乘1.5倍，间距不变。后者虽然便于记忆和计算使用，但实际上并无300kN双轴车和450kN三轴车的车型，因此选定用200kN 车队插入一辆550kN半挂车，车辆间距仍取15m，加重车前后的间距取10 m。在缺乏更多资料和科研成果的情况下，标准推荐暂用550kN半挂车插入200kN 车队的形式作为新增加的车辆荷载等级标准即汽车—超20级。 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计算。在制方《标准》（72）时曾对三个等级的荷载标准作过验算；制订《标准》（81）时，又检查了各级桥梁的极限通过能力，所用车辆除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300kN左右，极个别超过300kN。载重更大的车辆则向半挂车发展。普通卡车有四轴的，其作用不比三轴大。同吨位卡车大多有长短车身之分，其轴距亦不同。验算通过能力时，选用了总重超过300kN或轴重超过120kN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120kN到320kN的各种车型。半挂车和全挂车取用载重150kN到500kN的各种车型。从验算结果看，上述车型通过汽车—15级桥梁的情况大体上比通过汽车—20级桥梁降低一级，即可以与标准车同时以单辆车慢行通过的只能单独通过、可以单独通过的只能单车慢车通过。 同时，又将在按汽车—20级荷载设计的桥梁上不易通过的重型车如Coles（柯尔斯）100t吊车、上海380（320kN自卸车）、汉阳960（500kN半挂车）及汉阳881全挂车等，与550kN半挂插入200kN车队作了比较，如以弯矩控制，跨径30m以下可与550kN半挂车队混行通过，跨径30m以上可单车通过，且都比汽车—20级通过情况为好。但是它与汽车—20集相比，级差不大，如跨径50m以下单向宽11.7m的简支梁桥、汽车—超20级的弯矩只比汽车—20级增大12%，剪力平均增大17%；对净-7（m）的双车道桥，则分别增大3.4%和5.9%，似乎不足以形成一级，整个车辆荷载标准如何分级有待于进一步的研究。
汽车等效均布荷载的简化计算(可编辑)
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 550kN 2 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。根据后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽 1.2 动力系数车投影面积有：
汽车通道(及停车库)的楼面活荷载标准值取值
汽车通道（及停车库）的楼面活荷载标准值取值 汽车通道的楼面活荷载取值与楼盖结构布置有关。 一、单向板楼盖（板跨不小于2m,即单向布置次梁，板的长边与短边之比》2.0）, 计算板、次梁、主梁及墙、柱基础时，楼面活荷载应分别乘以不同的折减系数分 别计算。 1）计算板时，客车取4.0KN加；消防车取35.0KN/讥 2）计算次梁时，折减系数取0.8 ,即客车取0.8 X 4.0 = 3.2KN/ m2；消防车取0.8 X 35= 28KN/m 3）计算主梁时，折减系数取0.6，即客车取2.4KN/ m,消防车取21KN/m。 4）计算墙、柱和基础时，折减系数取0.5，即客车取2.0KN/ m,消防车取17.5KN/ m20 二、双向板楼盖（板跨不小于6m X 6m）,此时通常无次梁。主梁和设计墙、柱、基础时，楼面活荷载应乘以折减系数0.8 o 1）计算板时，客车荷载取2.5KN/ m,消防车取20.0KN/ m。 2）计算主梁和设计墙、柱、基础时，客车荷载取 2.5 X 0.8 = 2.0KN/ m,消防车荷载取20.0 X 0.8 = 16.0KN/ m . 计算不同构件内力时汽车荷载标准值取值汇总表 三、应注意的几个问题 1 ?从上表可以看出，计算不同构件内力时，其楼面活载取值是不同的，应分别进行计算。 2. 按上表的汽车荷载标准值作为输入的楼面活荷载时，仅适合单层楼盖的计算, 不应再按程序默认的折减系数进行活荷载折减（与上部结构一起整体计算时应注
楼面活载与汽车载重量的关系 1 ?单向板楼盖活荷载（板）取4.0KN/川或双向板楼盖活载（板）取2.5KN/川时，楼面仅容许通行或停放载人数少于9人的小型客车。 单向板楼盖活荷载（板）取6.0KN/卅时，楼面容许通行总重量2.5 X 6X 6.0 X 0.43 = 38.7KN的汽车，约相当于载重量为1.25t?1.5t的小型货车。 单向板楼盖活荷载（板）取8.0KN/卅时，楼面容许通行总重量2.5 X 7X 8.0 X 0.43 = 60.2KN的汽车，约相当于载重量为2.5t的货车。 单向板楼盖活荷载（板）取10.0KN/卅时，板面容许通行总重量2.5 X 7X 10.0 X 0.43 = 75.25KN的汽车，约相当于载重量为3.0t的汽车。 单向板楼盖活荷载（板）取35.0KN/卅时，板面容许通行总重量2.5 X 8X 35 X 0.43 = 301KN的汽车，规范中消防车即是按总质量300KN计算的。 2?双向板楼盖活荷载（板）取4.0KN/卅时，楼面容许通行总重量 2.5 X 6 X 4.0 X 0.7 = 42KN的汽车，约相当于载重量1.5t的小型货车。 双向板楼盖活荷载（板）取6.0KN/卅时，楼面容许通行总重量2.5 X 7X 6.0 X 0.7 = 73.5KN的汽车，约相当于载重量2.5t?3.0t的货车。 双向板楼盖活荷载（板）取10.0 KN/卅时，楼面容许通行总重量2.5 X 7X 10X 0.7 = 122.5KN的汽车，约相当于载重量为5.0t的货车。 双向板楼盖活载（板）取20.0KN/卅时，楼面容许通行总重量 2.5 X 8X20 X 0.7 = 280KN的汽车，接近消防车总重量300KN 3. 上述单、双向板楼面活载与通行汽车总重量的关系是按规范中的小型客车和消防车相对应的楼面活载内插取得，仅作为甲方要求设计提供可通行汽车的最大吨位时参考，载货量按总质量的40%|定。 4 ?当汽车直接在楼面行走时，应考虑轮压对楼板的局部冲切，对小型客车，局 部荷载取4.5KN，分布在0.2m X 0.2m的局部面积上；对于20?30t的消防车，可按最大轮压60KN作用在0.6m X 0.2m的局部面积上验算冲切。 当楼板面上有砼面层或覆土时，对砼面层可按45°角扩大局部受荷面积， 对覆土层，可按30°角扩大局部受荷面积。
汽车荷载规范的编制说明
6 汽车及人群荷载 6.0.1 《标准》（97）中的车辆荷载在形式上为四个等级，即汽车—超20级、挂车—120；汽车—20级、挂车—100；汽车 —15级、挂车—80；汽车—10级、履带—50。同时规定，新建公路桥涵的设计不采用汽车—15级、挂车—80荷载，只是为便于国家统计工作的连续性而保留这一级荷载。 《标准》（97）所规定的以车队为计算荷载图式的车辆荷载标准，是设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慎重的态度。表6.0.1-1列出了几个经济较发达国家车辆荷载设计值和允许轴载值，表6.0.1-2列举了一些国家和地区的轴载限值。
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。 1972年，在修订《标准》时，对原车辆荷载标准进行了一次检查，一方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辆，解放牌一级总
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°=0.5 2.a x=0.6+2×0.5×0.9=1.5m a y=0.2+2×0.5×0.9=1.1m a x/l x=1.5/2.4=0.625 a y/l x=1.1/2.4=0.458 l 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×m My max=0.0962×157.57×1.5×1.1=12.51Kn×m Me max=0.0368×qe×l2 qe=Me max/0.212=59Kn/m2 二、Y方向计算 1.填土中扩散角取30°，tan30°=0.5
2. a×=0.2+2×0.5×0.9=1.1m a y=0.6+2×0.5×0.9=1.5m a×/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×l2 qe=Me max/0.23=54.37Kn/m2 附图一
汽车荷载与轮压
汽车荷载与轮压 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
注：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
4．各类汽车在其投影面积范围（考虑汽车之间的纵向及横向最小间距均为600mm）内 5．目前结构设计计算中，出于对结构抗震设计的考虑，地下室承受的土压力一般均按静止土压力计算，土压力系数值一般取 四设计建议 1．对于直接承受消防车荷载的结构楼面（屋面）板，当符合荷载规范要求时，可进行简化计算，即直接采用表4.1.1中均布活荷载数值；当不符合时，应计算汽车轮压的局部荷载效应
2）依据城市供热管网结构设计规范CJJ 105-2005的规定，轮压在混凝土结构中的扩散按单边1：1考虑，即相当于取图4.1.1-1中扩散角 =450；轮压在土中的扩散按深度每增加1m，单边扩散宽度增加0.7m
自然状态下的土体内水平向有效应力，可以认为与静止土压力相等，土体侧向变形会改变其水平应力状态，最终的水平应力，随着变形的大小和方向而呈现出主动极限平衡和被动极限平衡两种极限状态事实上，地下室的施工工艺决定了其周围的土只能是回填土，应取用相应的主动土压力系数，而静止土压力一般可用在不允许有位移的支护结构，并不适合用于地下室外墙或挡土墙的设计计算中 现阶段地下室外墙或挡土墙的设计计算，可结合设计现状进行适当的调整，即考虑地震往复作用对接近地表之地下室土压力的增大作用，建议地下室顶部土压力可按静止土压力系数计算，而地下室底部土压力系数可按主动土压力系数计算（见图4.1.1 图4.1.1
关于桥梁荷载与限载的说明
关于桥梁荷载与限载的说明 我国公路、城市桥梁设计用标准车辆荷载的基本演变 目前运行的桥梁大多数采用三套设计规范设计建造：《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）、《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）（2008年建设部废除）、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）。对于89年以前的，其荷载规定类似公路89规范。 1、对于按照《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）及以前规范设计的桥梁，均为车队荷载，所以可按照车队中最重的车辆进行限载，如汽车-10级，应限载15T；汽车-15级，应限载20T；汽车-20级，应限载30T；汽车-超20级，应限载55T。 2、对于按照《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）设计的桥梁，由于其分车道荷载和车辆荷载，车道荷载为均载加集中荷载，是整桥计算荷载，车辆荷载为标准车荷载，是构件及局部计算荷载，城A为70T，城B为30T。由此，可以进行限载，城A限载70T，城B限载30T。 3、对于按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）设计的桥梁，荷载总分公路一级和公路二级，并再分车道荷载和车辆荷载，车道荷载为均布荷载+集中荷载，是整桥计算荷载，车辆荷载为标准车荷载，是构件及局部计算荷载，公路一级和公路二级标准车均为55T。由此，不论公路一级还是公路二级，均可限载55T。 综上所述，汽车-10级，应限载15T；汽车-15级，应限载20T；汽车-20级，应限载30T；汽车-超20级，应限载55T。车辆荷载标准汽-20、城B级与公路二级产生的荷载效应相当，应限载30T；汽-超20、城A与公路一级产生的荷载效应相当，应限载55T。
消防车等效均布荷载的计算
消防车等效均布荷载的计算 【摘要】消防车荷载的取值，一直比较混乱，为使消防车荷载有一个较为合理的取 值,笔者对消防车等效荷载进行了常见的几种情况的计算，供设计界同仁参考。 【关键词】消防车等效荷载轮压扩散角动力系数 消防车荷载的取值,就目前来说,一直比较混乱, 有按《建筑结构荷载规范》（下面简称《荷载规范》）要求单向板（板跨度≥2m）取35kN/㎡、双向板（板跨度≥6m）取20kN/㎡的,也有取等效均布荷载为26kN/㎡的, 还有主梁取0.8X20=16kN/㎡次梁为0.95X20=19kN/㎡的,如此等等,各种取法都有。而消防车荷载的取值又属“强条”。《荷载规范》表4.1.1注第3条：“……;当不符合本表的要求的时候,应将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则,换算为等效均布荷载。”即消防车荷载的取值大小应按等效均布荷载计算。这些对每一个设计人员来说,都是清楚的。但是在实际工程中,由于等效均布荷载计算过程较为繁琐, 设计周期又短等各种原因,大都未进行等效均布荷载的计算。一般来说,凡取等效均布荷载的,都没有相应的计算资料, 大都采取“估算”的办法。 就目前成都建筑市场而言,基本上都采用大底盘地下室,其上部修建若干栋多、高层建筑，这样必然出现小区内的消防通道置于地下室的顶板上。而地下室的顶板设计，一般采用井字梁楼盖或十字梁楼盖,板跨大都小于6.0mX6.0m,故消防车荷载是不能取20kN/㎡。而应按规范要求进行等效均布荷载计算（单向板或密肋楼盖较少采用,所以此处仅就双向板进行分析）。为使消防车荷载有一个较为合理的取值,笔者对消防车等效均布荷载进行了常见的几种情况的计算，供设计界同仁参考，以飨读者。 1.荷载计算 消防车荷载均沿消防车道布置。小区道路通常不是很宽，一般在5m左右，所以消防车按单列布置（当小区消防通道宽度≥6 m时，应按并列两辆消防车的布置进行等效均布荷载计算。此种情况,不在本文叙述范围）。为求最不利情况,按两车车尾对车尾的排列，两车尾间净距按500㎜计，消防车总重量按《荷载规范》要求,以300 kN计算。消防车荷载前、后桥轮压及车列布置见图1～图3, 轮压面积按200㎜X600㎜计。
车辆载荷对管道作用的计算方法
车辆载荷对管道作用的计算方法 1 地面车辆载荷对管道的作用，包括地面行驶的各种车辆，其载重等级、规格形式应根据地面运行要求确定。 .2 地面车辆载荷传递到埋地管道顶部的竖向压力标准值，可按下列方法确定： 2.1 单个轮压传递到管道顶部的竖向压力标准值可按下式计算(图 C.0.2-1)： （2.1-1） 式中q vk—轮压传递到管顶处的竖向压力标准值(kN/m)； Q vi，k—车辆的i个车轮承担的单个轮压标准值(kN)； a i—i个车轮的着地分布长度(m)； b i—i个车轮的着地分布宽度(m)； H—自车行地面自管顶的深度(m)； μd—动力系数，可按表(C.0.2)采用。
图C.0.2-1 单个轮压的传递分布图 (a) 顺轮胎着地宽度的分布；(b)顺轮胎着地长度的分布 图C.0.2-2 两个以上单排轮压综合影响的传递分布图 (a)顺轮胎着地宽度的分布；(b)顺轮胎着地长度的分布 2.2 两个以上单排轮压综合影响传递到管道顶部的竖向压力标准值，可按下式计算(图C.0.2-2)： （2.2-1）
式中：n—车轮的总数量； d bj—沿车轮着地分布宽度方向，相邻两个车轮间的净距(m)。 表C.0.2 动力系数μd 0.250.300.400.500.600.70地面在管 顶(m) 动力系数 1.30 1.25 1.20 1.15 1.05 1.00 μd 2.3 多排轮压综合影响传递到管道顶部的竖向压力标准值，可按下式计算： (2.3-2) 式中m a—沿车轮着地分布宽度方向的车轮排数； m b—沿车轮着地分布长度方向的车轮排数； d aj—沿车轮着地分布长度方向，相邻两个车轮间的净距(m)； 3 当刚性管为整体式结构时，地面车辆荷载的影响应考虑结构的整体作 ： 用，此时作用在管道上的竖向压力标准值可按下式计算(图C.0.3)
基坑支护设计汽车等效均布荷载计算方法
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。 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=3.0m。 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°；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，这也是两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1.0~3.0m时，汽车等效局部荷载为35.84~9.40kPa，等效分布深度为1.0~3.0m。 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，提供如下表格供设计人员设计时使用。
汽车载荷计算准则
3.2轿车计算实例 3.2.1 根据汽车载荷计算准则对轿车进行计算 b 重量及重心 额定载荷下，重量及重心位置见表3-4。 c 重心高度 从表3-1得出车轮到重心的高度。重心到地面的高度如下式： 535.02tro tfo c a b D h h a b δδ+=+ -=- 式中 h c ------车轮中心到重心的高度247mm 。 D------轮胎直径 607mm tro δ------后轮胎初始变形 15.6mm tfo δ-------前轮胎初始变形16.6mm
a--------重心到前轮的距离 1134 b--------重心到后轮的距离 1256 d 弹簧系的刚度 d1 弹簧刚度 sf k 单侧前轮弹簧刚度 1.46kg/mm sr k 单侧前后轮弹簧刚度 1.47kg/mm d2 轮胎刚度 tf k 单侧前轮胎刚度 19.55 kg/mm tr k 单侧前轮胎刚度 19.55 kg/mm d3 总刚度（k ） 11 1 []s s t t k n k n k -=+ 式中 n s -------弹簧数 k s -------弹簧刚度（单侧） n t -------轮胎数 k t -------轮胎刚度（单侧） 计算结果如下表3-5 弹簧系刚度 d4 弹簧系的初始变形（0δ） 0000()()s t s s s t t W n k R n k δδδ=+=+ 式中 0s δ -------弹簧初始变形 0t δ-------轮胎初始变形 0W ---------弹簧上重量 s R -------加在轮胎上的力 计算结果如表3-6 弹簧系的初始变形 a A 对称上下载荷 a1 A1 同时升起载荷倍数n 可由下式求得 2 2.72 2.7480 1 1.335100012351135n +=+ ?=+ 这种情况下的n 比载荷计算准则所选定的2.0小，但考虑到安全性，在下面的计算中去n=2.0计算结果如表3-7。
汽车荷载等级
6 汽车及人群荷载 6.0.1《标准》（97）中的车辆荷载在形式上为四个等级，即汽车—超20级、挂车—120； 汽车—20级、挂车—100；汽车—15级、挂车—80；汽车—10级、履带—50。 同时规定，新建公路桥涵的设计不采用汽车—15级、挂车—80荷载，只是为便 于国家统计工作的连续性而保留这一级荷载。 《标准》（97）所规定的以车队为计算荷载图式的车辆荷载标准，是设计公路桥 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慎重的态度。表6.0.1-1 列出了几个经济较发达国家车辆荷载设计值和允许轴载值，表6.0.1-2列举了 一些国家和地区的轴载限值。
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。
1972年，在修订《标准》时，对原车辆荷载标准进行了一次检查，一方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辆，解放牌一级总重不超过100kN，改装后的黄河牌和一些越野车总重不超过300kN，这些都不超过或略超过标准车加重车，对较重的车要加以验算。 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、吊车和半挂、全挂车，在按汽车—20级、挂车—100设计的桥梁上还不能自由通行，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。 《标准》（81）确定，增加荷载等级汽车—超20级时，考虑了1978年京塘高速公路初步设计提出的两重车列形式，一是200kN车队或300kN车队插入一辆550kN 半挂车；二是原汽车—20级乘1.5倍，间距不变。后者虽然便于记忆和计算使用，但实际上并无300kN双轴车和450kN三轴车的车型，因此选定用200kN车队插入一辆550kN半挂车，车辆间距仍取15m，加重车前后的间距取10 m。在缺乏更多资料和科研成果的情况下，标准推荐暂用550kN半挂车插入200kN车队的形式作为新增加的车辆荷载等级标准即汽车—超20级。 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计算。在制方《标准》（72）时曾对三个等级的荷载标准作过验算；制订《标准》（81）时，又检查了各级桥梁的极限通过能力，所用车辆除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300kN左右，极个别超过300kN。载重更大的车辆则向半挂车发展。普通卡车有四轴的，其作用不比三轴大。同吨位卡车大多有长短车身之分，其轴距亦不同。验算通过能力时，选用了总重超过300kN或轴重超过120kN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120kN到320kN的各种车型。半挂车和全挂车取用载重150kN到500kN的各种车型。从验算结果看，上述车型通过汽车—15级桥梁的情况大体上比通过汽车—20级桥梁降低一级，即可以与标准车同时以单辆车慢行通过的只能单独通过、可以单独通过的只能单车慢车通过。 同时，又将在按汽车—20级荷载设计的桥梁上不易通过的重型车如Coles（柯尔斯）100t吊车、380（320kN自卸车）、汉阳960（500kN半挂车）及汉阳881全挂车等，与550kN半挂插入200kN车队作了比较，如以弯矩控制，跨径30m以下可与550kN半挂车队混行通过，跨径30m以上可单车通过，且都比汽车—20级通过情况为好。但是它与汽车—20集相比，级差不大，如跨径50m以下单向宽11.7m 的简支梁桥、汽车—超20级的弯矩只比汽车—20级增大12%，剪力平均增大17%；对净-7（m）的双车道桥，则分别增大3.4%和5.9%，似乎不足以形成一级，整个车辆荷载标准如何分级有待于进一步的研究。
桥梁的汽车荷载标准是设计桥梁时的主要指标
桥梁 桥梁的组成：桥梁由上部构造、下部构造和附属构造组成。 上部构造（桥跨结构）：包括承重结构和桥面系 下部构造：桥台、桥墩、基础 附属构造物：桥头引道、锥形护坡、护岸、导流工程 桥梁的分类： 按跨径总长和孔径分：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞 按桥梁上部构造使用的材料分：木桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、钢桥 按主要承重构件的受力情况分：梁式桥、拱桥、刚架桥、吊桥、组合体系桥 按使用年限分：永久性桥、半永久性桥、临时性桥 按行车道位置分：上承式，下承式，中承式（跨线桥、高架桥、浸水桥、浮桥、开启桥）1桥梁的汽车荷载标准是设计桥梁时的主要指标。我国《公路桥涵通用设计规范》规定的荷载标准分为四个等级：1。汽车—超20级、挂车—120，2汽车—20级、挂车—100，3汽车—15级、挂车—80，4汽车—10级、履带—50。公路等级不同，选用的汽车荷载等级也不同。（169） 2车辆荷载（计算荷载和验算荷载） 3桥涵设计的一般概念：①桥位选择为了使修建的桥梁能安全使用，同时要使修建费用最省，一般要考虑再哪里选桥位②自然条件资料收集及计算。包括最大流量、最高洪水位、最大流速。是为了使桥梁能满足河道流水的一定洪水水位及相应洪水流量的要求，需要对桥位处河段的水文资料进行调查、勘测、收集并进行水文计算③桥型方案的比选及结构设计计算④桥梁的汽车荷载标准，桥梁的汽车荷载标准是设计桥梁时的主要指标。（169） 4桥面防排水设施： 1)桥面排水。在桥面上除设置纵横坡排水外，常常需要设置一定数量的泄水管。当桥面纵坡大于2％而桥长大于50m时，每隔12-15m设置一个；桥面纵坡小于2％时，一般顺桥长方向每隔6-8m设置一个。 2)防水层。桥面防水层设置在桥面铺装层下面，它将透过铺装层渗下来的雨水汇集到排水设施(泄水管)排出。桥面伸缩缝处应连续铺设，不可切断；桥面纵向应铺过桥台背；截面横向两侧，则应伸过缘石底面从人行道与缘石砌缝里向上叠起lOOmm。 例题、在桥面上除设置纵横坡排水外，常常需要设置一定数量的泄水管。当桥面纵坡大于2％而桥长大于50m时，每隔[ ]设置一个。 桥面的泄水管、排水槽如有堵塞应及时疏通。泄水管下端应露出不少于10厘米（42） 5桥面伸缩缝：为满足桥面变形的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝。 伸缩缝的构造要求要求伸缩缝在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自由伸缩，牢固可靠，车辆行驶过时应平顺、无突跳与噪声；要能防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞；安装、检查、养护、消除污物都要简易方便。在设置伸缩缝处，栏杆与桥面铺装都要断开。 要求伸缩缝在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自由伸缩，牢固可靠，车辆行驶过时应平顺、无突跳与噪声；要能防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞；安装、检查、养护、消除污物都要简易方便。在设置伸缩缝处，栏杆与桥面铺装都要断开。桥梁伸缩缝作用：（1）是在温度变化情况下，保证桥梁热胀冷缩自由；（2）是保证车辆平稳通过桥梁端部的桥面。
新旧规范中的汽车荷载比较
新旧规范中的汽车荷载比较 前言： 我国公路桥梁结构设计采用的汽车荷载标准长期以来采用汽车车队的形式， 计算荷载和验算荷载相结合的模式。原规范将汽车荷载划分为汽车—超20级、汽车—20级、汽车—15级、汽车—10级共四个等级，并且每个等级规定了验算荷载——挂车和履带车荷载；而新规范只将汽车荷载分为公路—I级和公路—II 级两个等级，取消了原规范规定的汽车—15级和汽车—10级汽车荷载，并且不考虑验算荷载。公路—I级相当于原规范的汽车—超20，公路—II级相当于原规范的汽车—20级。两者对简支梁的内力有什么区别，我们接下来就来分析这个问题。 正文： 新旧规范汽车荷载对简支梁产生的内力主要体现在两个方面： 1.汽车荷载的计算图式不同。 原规范汽车荷载的计算图式是以一辆加重车和具有规定间距的若干辆标准车组成的车队表示的。新规范采用车道荷载即由均布荷载和集中荷载组成的图式。 2.冲击系数不同。 旧规范近似地认为冲击力与计算跨径成反比，并与桥梁的结构形式有关。而新规范采用了结构基频来计算桥梁结构的冲击系数。 一．跨径20米的简支梁的内力分析。 下面以混凝土简支梁为研究对象，分析新旧规范标准汽车荷载效应的差别。 该桥标准跨径20m，主梁全长19.96m，计算跨径19.50m，桥面净空为净—7m+2×1.75m。主梁结构尺寸如下图示。 设计荷载分别采用《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）采用的公路—I级、公路—II级与《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-85）采用的汽车—超20级、汽车—20级进行对比分析。 （一）.新桥规计算的荷载效应 根据上节中主梁结构纵、横截面的布置，取用其的一根主梁计算其各控制截面的汽车荷载效应。 汽车荷载效应计算 按《公路桥涵通用设计规范》（JTG D60-2004）4.3.2条规定，简支梁结构的冲击系数由下式计算： 介于1.5HZ和14HZ之间，冲击系数按下式计算：
汽车及人群荷载
6 汽车及人群荷载 6.0.1 汽车荷载分为公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级两个等级。 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。 6.0.2 汽车荷载等级应符合表6.0.2规定。 表6.0.2 汽 车 荷 载 等 级 汽车荷载等级的选用应根据公路等级和远景发展需求确定。一条公路上的桥涵宜采用同一汽车荷载等级。 6.0.3 公路—Ⅰ级汽车荷载的车道荷载的计算图式如图6.0.3。 图6.0.3 车道荷载 1 均布荷载标准值为5.10=K q kN/m 。 2 集中荷载标准值按以下规定选取： 桥梁计算跨径≤5m 时，=K P 180kN ； 桥梁计算跨径≥j L 50m 时，=K P 360kN ； 桥梁计算跨径5＜＜50时，值采用直线内插求得。 计算剪力效应时，上述均布荷载和集中荷载的标准值应乘以1.2的系数。 3 桥梁设计时，应根据本标准第6.0.4条确定的设计车道数布置车道荷载。每条设计车道上均应布置车道荷载： 纵向：均布荷载标准值沿桥梁纵向可任意截取，并满布于使结构产生最不利荷载效应的同号影响线上；集中荷载标准值则作用于相应影响线中一个影响线峰值处。 横向：均布荷载和集中荷载都均匀分布在设计车道3.5m 宽度内。 6.0.4 公路—Ⅰ级汽车荷载的车辆荷载以一辆标准车表示，其主要技术指标应符合表 6.0.4-1规定。 表6.0.4-1 车辆荷载主要技术指标
车辆荷载在每条设计车道上布置一辆单车。车辆荷载的横向布置应符合图6.0.4 的规定，并应按本标准第6.0.6条和第6.0.8条的规定计算横向折减。 图6.0.4 车辆荷载横向布置 6.0.5 公路—Ⅱ级汽车荷载的车道荷载标准值应取公路—Ⅰ级汽车荷载的车道荷载标 准值的0.75倍；公路—Ⅱ级汽车荷载的车辆荷载标准值应与公路—Ⅰ级汽车荷 载的车辆道荷载标准值相同。 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取公路—Ⅰ级汽 车荷载标准值的0.60倍。 6.0.6 桥涵设计车道数应符合表6.0.6规定。 表6.0.6 桥涵设计车道数 6.0.7 当桥梁计算跨径L≥150m时，应按表6.0.7规定的纵向折减系数进行折减。 当为多跨连续结构时，整个结构均应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的 纵向折减。
汽车荷载的简化计算
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。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
新旧规范中的汽车荷载比较
新旧规范中的汽车荷载比 较 Prepared on 24 November 2020
新旧规范中的汽车荷载比较 前言： 我国公路桥梁结构设计采用的汽车荷载标准长期以来采用汽车车队的形式，计算荷载和验算荷载相结合的模式。原规范将汽车荷载划分为汽车—超20级、汽车—20级、汽车—15级、汽车—10级共四个等级，并且每个等级规定了验算荷载——挂车和履带车荷载；而新规范只将汽车荷载分为公路—I级和公路—II 级两个等级，取消了原规范规定的汽车—15级和汽车—10级汽车荷载，并且不考虑验算荷载。公路—I级相当于原规范的汽车—超20，公路—II级相当于原规范的汽车—20级。两者对简支梁的内力有什么区别，我们接下来就来分析这个问题。 正文： 新旧规范汽车荷载对简支梁产生的内力主要体现在两个方面： 1.汽车荷载的计算图式不同。 原规范汽车荷载的计算图式是以一辆加重车和具有规定间距的若干辆标准车组成的车队表示的。新规范采用车道荷载即由均布荷载和集中荷载组成的图式。 2.冲击系数不同。 旧规范近似地认为冲击力与计算跨径成反比，并与桥梁的结构形式有关。而新规范采用了结构基频来计算桥梁结构的冲击系数。 一．跨径20米的简支梁的内力分析。 下面以混凝土简支梁为研究对象，分析新旧规范标准汽车荷载效应的差别。 该桥标准跨径20m，主梁全长，计算跨径，桥面净空为净—7m+2×。主梁结构尺寸如下图示。
设计荷载分别采用《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）采用的公路—I 级、公路—II级与《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-85）采用的汽车—超20级、汽车—20级进行对比分析。 （一）.新桥规计算的荷载效应 根据上节中主梁结构纵、横截面的布置，取用其的一根主梁计算其各控制截面的汽车荷载效应。 汽车荷载效应计算 按《公路桥涵通用设计规范》（JTG D60-2004）条规定，简支梁结构的冲击系数由下式计算： 介于和14HZ之间，冲击系数按下式计算： 汽车荷载效应计算结果见下表： 汽车一级荷载： 汽车二级荷载： （二）．按照旧桥规计算的荷载效应 汽车荷载效应计算： 在汽车荷载效应计算中，直接用规范中采用的标准汽车荷载在主梁上加载， 从而计算出主梁各控制截面（支点、四分点和跨中截面）的最大弯矩和剪力效应。