特重六轴拖挂车等效均布活荷载的计算方法

刘建强 赵传莹 宫立宝

(1.大连市建筑设计研究院有限公司，辽宁 大连 116021; 2.中国建筑第八工程局有限公司，辽宁 大连 116021)

特重六轴拖挂车等效均布活荷载的计算方法

刘建强1赵传莹2宫立宝2

(1.大连市建筑设计研究院有限公司，辽宁 大连 116021; 2.中国建筑第八工程局有限公司，辽宁 大连 116021)

介绍了特重六轴拖挂车的规格，从轮压扩散与楼面等效均布活荷载两方面，分析计算了特重六轴拖挂车的等效均布活荷载，可为施工单位计算地库顶板结构的模板支架系统提供荷载依据。

特重六轴拖挂车，等效均布活荷载，双向板楼盖，覆土厚度

由于消防车荷载本身较大，对结构构件截面尺寸、层高与经济性影响显著，GB 50009—2012建筑结构荷载规范[1]提供了单向板楼盖(板跨不小于2 m)和双向板楼盖(板跨不小于3 m×3 m)、双向板楼盖(板跨不小于6 m×6 m)和无梁楼盖(柱网不小于6 m×6 m)的消防车楼面均布活荷载标准值分别为35 kN/m2,20 kN/m2。2011年范重等[2]主要研究了满载总重为300 kN消防车在跨度为2 m～4 m的单向板与跨度为3 m～6 m的双向板条件下的等效均布活荷载取值，主要考虑了消防车台数、楼板跨度、板长宽比、覆土厚度等因素的影响；2016年王明等[3]针对高吨位(63 t)登高消防车在不同的车型组合、不同的着地位置、不同的覆土深度等工况下的均布活荷载进行了研究，得到了63 t级消防车在正常行驶和展开扑救时的等效均布活荷载计算值。在实际工程中运输钢筋的车辆荷载远远超出消防车荷载，满载总重在1 000 kN左右，当地下车库范围较大、钢筋加工区布置在地库顶板上、塔吊不能覆盖临近道路时，钢筋运输车会开上地库顶板。本文针对1 000 kN左右的特重六轴拖挂车在双向板楼盖(板跨8.4 m×8.4 m)、不同覆土厚度(0 m～3 m)工况下的等效均布活荷载进行了研究，可为施工单位计算地库顶板结构的模板支架系统提供荷载依据。

1 特重六轴拖挂车规格

根据文献[4]，运输钢筋、水泥等建筑材料的拖挂车为特重六轴拖挂车，满载总重为992.5 kN，其平面及轮压作用尺寸如图1所示，图中0.6 m轮压宽度表示两个并列的车轮宽度加上车轮间净距[3]，其轴距(m)及轴载重量(kN)如图2所示，前轴重分别为69.6 kN，176.3 kN，177.5 kN，后轴重分别为182.9 kN，186.1 kN，200.1 kN，后轮数量及轴重均大于前轮，需要重点计算后轮对楼面的影响，为了研究方便，取后轮三个轴重均为190 kN，间距为1.2 m，后轮三轴总重P=570 kN。

2 轮压扩散计算

对板上有覆土的拖挂车活荷载，可考虑覆土的影响，在原轮

压作用范围的基础上，以扩散后的作用范围按等效均布方法确定活荷载标准值，当覆土足够厚时，汽车轮压通过土层的扩散和重叠，达到在某一平面近似均匀分布时，汽车轮压荷载可按均布活荷载考虑。轮压经覆土扩散后的受力面积边长按式(1)，式(2)计算：

bcx=btx+2stanθ+h

(1)

bcy=bty+2stanθ+h

(2)

其中，bcx，bcy分别为轮压作用的宽度和长度；btx，bty分别为轮压着地面积的宽度(0.2 m)和长度(0.6 m)；s为覆土厚度；θ为轮压在覆土和混凝土中的扩散角，扩散角在覆土中按35°考虑，在混凝土中按45°考虑；h为楼板厚度，一般车库顶板厚度为h=250 mm。单轮压力P=570 kN作用下的轮压扩散应力q为:

q=P/bcxbcy。

由于后轮三轴轮胎间距固定，经过一定厚度覆土扩散后，轮压扩散作用面积发生重叠[2]，如图3所示。

由式(1)和式(2)可以求得不同的覆土厚度条件下单个轮压扩散尺寸和压强，详见表1。由图1特重六轴拖挂车平面尺寸可知，对于板格跨度为8.4 m的双向板，只考虑一台拖挂车时，前轮和后轮不能同时在板格范围内，故可以只考虑后轮三轴轮压在双向板内叠加。在不同覆土厚度时后轮三轴轮压影响范围如图4所示，其中①表示1倍轮压，②表示2倍轮压，③表示3倍轮压，④表示4倍轮压，⑤表示5倍轮压，⑥表示6倍轮压。

表1 不同覆土厚度条件下单个轮压扩散尺寸和压强

覆土厚度/mbcx/mbcy/m轮压/kN·m-200.450.854970.51.151.551071.01.852.25461.52.552.95252.03.253.65162.53.954.35113.04.655.058注:考虑到覆土对减轻动力效应有一定的有利作用,本文不考虑汽车的动力效应

当覆土厚度不大于0.5 m时，后轮三轴轮压相互之间没有影响，当覆土厚度等于1 m时，后轮三轴轮压影响范围相互重叠，在六个后轮轮压之间最多重叠4次，当覆土厚度为1.5 m～3 m时，六个后轮轮压之间最多重叠6次。

3 楼面等效均布活荷载的确定方法

按照《建筑结构荷载规范》[1]附录C，双向板的等效均布活荷载可按四边简支板的绝对最大弯矩等值来确定，即按局部荷载作用下简支双向板的跨中弯矩Mmax与等效均布活荷载qe(满布)作用

下简支双向板的跨中弯矩Memax相等的原则，求出qe的数值。

计算等效均布活荷载qe(满布)作用下简支双向板的跨中弯矩Memax时，可先通过查《建筑结构静力计算手册(第二版)》[5]表4-16求得正方形双向板四边简支、泊松比μ=0的弯矩系数β=0.036 8，由此可得μ=0时的跨内弯矩为：M=βqel2。

当μ≠0时，其跨中弯矩为：Memax=Mμ=M(1+μ)=βqel2(1+μ)。

局部荷载作用下简支双向板的跨中弯矩Mmax可通过有限元由计算软件求得，由Mmax=Memax求得等效均布活荷载为:

本文采用有限元软件midasgen根据不同覆土厚度时后轮三轴轮压影响范围计算了拖挂车后轮三轴局部荷载作用下简支双向板的跨中弯矩Mmax，其中，楼板厚度为0.25m，板格跨度为8.4m，考虑了覆土厚度为0m～3m的情况。8.4m板跨双向板在三轴轮压(P=570kN)作用下的最大弯矩、等效均布活荷载、折减系数见表2。由表2可知，随着覆土的增加，8.4m板跨双向板在三轴轮压(P=570kN)作用下的最大弯矩逐渐减小，等效均布活荷载和折减系数相应减小，且1 000kN左右的特重六轴拖挂车与300kN消防车的楼面等效荷载不呈线性比例分布，故在施工计算中既不能直接套用消防车的楼面等效荷载，也不能根据施工车辆总重与消防车总重的比值进行等比例放大，需要根据实际施工车辆的总重、轴距及轴载重量具体分析计算。

表2 三轴轮压(P=570 kN)作用下

4 结语

《建筑结构荷载规范》仅给出了满载总重为300 kN消防车的楼面等效均布活荷载，对于1 000 kN左右特重拖挂车的等效均布活荷载没有明确规定，通过对1 000 kN左右的特重六轴拖挂车在双向板楼盖(板跨8.4 m×8.4 m)不同覆土厚度(0 m～3 m)工况下的等效均布活荷载计算，为施工单位计算地库顶板结构的模板支架系统提供了荷载依据。

[1] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[S].

[2] 范 重，鞠红梅，彭中华.消防车等效均布活荷载取值研究[J].建筑结构,2011,41(3)：1-6.

[3] 王 明，唐笑一，卫江华，等.高吨位消防车等效荷载取值研究[J].建筑结构,2016,46(8):28-32.

[4] 赵建峰.多地域公路桥梁常规车辆及特重车荷载研究[D].西安：长安大学,2014.

[5] 《建筑结构静力计算手册》编写组.建筑结构静力计算手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,1998.

Calculation method for equivalent uniform live load of special heavy six axle trailer

Liu Jianqiang1Zhao Chuanying2Gong Libao2

(1.DalianArchitecturalDesign&ResearchCo.,Ltd,Dalian116021,China;2.ChinaConstructionEighthEngineeringDivision.Co.,Ltd,Dalian116021,China)

The paper introduces special heavy six axle trailer specifications, analyzes and calculates equivalent uniformly distributed live load of special heavy six axle trailer from two aspects of wheel loading diffusion and slab equivalent uniformly distributed live load, which has provided some guidance for construction units to calculate template support system of basement roof structure.

special heavy six axle trailer, equivalent uniformly distributed live load, two-way slab, thickness of covering soil

1009-6825(2017)01-0067-02

2016-10-25

刘建强(1983- )，男，工程师； 赵传莹(1984- )，男，工程师； 宫立宝(1969- )，男，高级工程师

TU312

A