汽车荷载等级

《公路工程技术标准》（送审稿）条文说明6汽车及人群荷载2003.036汽车及人群荷载--16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国别车辆轴载限值（kN）设计荷载标准值（kN）单轴双联轴单轴双联轴美国联邦82各州109145181144218日本100160英国100203均布荷载中加入120德国100160200400法国130160200400前苏联100200120240意大利120190180280《公路工程技术标准》（送审稿）条文说明6汽车及人群荷载2003.036汽车及人群荷载--2表6.0.1-2各国和地区轴载限值地区国家单轴（kN）双轴（kN）地区国家单轴（kN）双轴（kN）美洲阿根廷玻利维亚巴西加拿大智利哥伦比亚墨西哥秘鲁美国委内瑞拉1068010080，10060．120829055，11082．10985180120170145，191210145145180145，200145亚洲印度印度尼西亚伊朗伊拉克日本韩国马来西亚巴基斯坦菲律宾沙特阿拉伯新加坡泰国澳大利亚新西兰台湾省香港12550，701301101001008180801301009182，9082806114780，12020017012214514518020016492，164155145102欧洲奥地利比利时保加利亚捷克丹麦芬兰法国德国英国希腊匈牙利爱尔兰意大利荷兰挪威波兰罗马尼亚西班牙瑞典瑞士土耳其南斯拉夫前苏联8013010010080100130100100100，13010010212010060，10080100，7513010010080100100160200115-16014516016020018016016319018090，160145160，120147160140145160180非洲阿尔及利亚埃及利比亚马里摩洛哥尼日利亚索马里南非坦桑尼亚扎伊尔130100100110130100100828080160160160160160162145120有关组织推荐泛美公路大会美国各洲公路工作者协会AASHTO原经互会欧洲共同体亚太经社会8091100110110145155180180180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。《公路工程技术标准》（送审稿）条文说明6汽车及人群荷载2003.036汽车及人群荷载--31972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10m。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。《公路工程技术标准》（送审稿）条文说明6汽车及人群荷载2003.036汽车及人群荷载--4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《公路工程技术标准》（送审稿）条文说明6汽车及人群荷载2003.036汽车及人群荷载--5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1．简支板（净-7+2*1.0m）跨径（m）位置汽车—超20级汽车—20级备注恒+汽+人恒+挂恒+汽+人恒+挂10跨中M614.19550.88574.76(0.9)480.0支点Q378.9369.53296.03(0.71)322.64322.64/