车辆荷载简化计算的探讨

车辆荷载简化计算的探讨

1楼地面等效均布活荷载根据当前的建筑结构负荷规范，可根据结构效应的原则，将车辆的局部负荷转换为具有相同分布模式的疲劳负荷。设计时一般将最大轮压与荷载作用面积的比值作为楼面局部荷载。此局部荷载的楼面等效均布活荷载应在其设计控制部位上,根据弯矩等值的原则,按单跨简支板计算确定。楼板、梁、柱及基础设计即采用此楼面等效均布活荷载。笔者在工程结构设计实践中发现:对于大型车辆,楼板采用等效均布活荷载计算与按车辆实际荷载分布计算,其结果相近,偏于安全。但梁、柱和基础,若将车辆荷载按实际分布进行简化,按简化活荷载进行内力分析,其内力比采用等效均布活荷载计算的内力要大为减小。现从某工程卸料大厅取出纵横向各三跨进行探讨。2交叉次梁结构某卸料大厅柱网尺寸为8m×8m,柱截面尺寸为500mm×500mm,框架梁截面尺寸为350mm×900mm,交叉次梁尺寸为250mm×600mm,结构平面布置如图1。装载车辆参数:长7.0m,宽2.4m,轮距1.8m,轴距=4.0m,满载总重106kN,最大前轮压18kN,最大后轮压35kN。前轮作用面积0.25m×0.2m,后轮作用面积为0.5m×0.2m(见图2)。3根据等效平均配置法的相同负荷，计算框架内力3.1局部荷载不利作用车辆在楼面行驶,动力系数取1.2,则最大轮压为1.2×35kN=42kN。作用面积为0.5m×0.2m,楼面局部活荷载为42kN/(0.2m×0.5m)=420kN/m2。车辆横向净距按0.6m考虑,相邻轮距最小值为1.2m。故按两种局部荷载不利作用情况,分别计算板跨中最大弯矩,计算简图及计算结果见图3。其中,第二种情况更不利。按形心点弯矩等效原则求得等效均布活荷载值为22.3kN/m2,楼板等效均布活荷载计算简图及计算结果见图4。3.2计算结果图2按q=22.3kN/m2,求框架梁、交叉次梁及框架柱内力。(1)框架梁计算结果(图5)(2)交叉次梁计算结果(图6)(3)框架柱计算结果(图7)(4)基础荷载计算(图8)基础设计时,不考虑车辆荷载动力系数,基础设计荷载采用柱底内力除以动力系数1.2。4根据车辆负荷的实际分布，简化并集中力的力4.1车辆荷载简化考虑到车辆荷载的特殊性,参考《公路桥涵设计通用规范》及《汽车库建筑设计规范》的有关章节,车队车辆横向净距取0.6m,纵向净距取2.0m,对车辆荷载进行简化。车辆荷载以车队表示。梁上集中力荷载按车辆后轮压取值。简化集中力值取P=1.2×35kN=42kN。每跨梁及楼面集中力分布如图9。框架内力分析时,考虑活荷载不利布置情况。4.2车辆荷载的计算(1)框架梁计算结果(图10)(2)交叉次梁计算结果(图11)(3)框架柱计算结果(图12)(4)基础计算1)荷载取值车辆荷载传至基础时,不考虑动力系数。计算基础时,按楼面车辆满布,取平均分布荷载=车辆满载总重/车辆占地面积。车辆占地面积按车辆横向净距0.6m,纵向净距2m计算。则平均分布荷载为2)计算结果(图13)5楼面板等效集中力为探讨不同跨度对荷载取值的影响,又对6m×6m柱网结构进行了分析。经计算,楼面板等效均布活荷载q=32.1kN/m2,简化集中力分布及结构布置如图14。框架内力计算过程从略,仅将分析结果分列于表1～表4。6车辆荷载的简化集中力(1)对有大型车辆荷载的工程进行结构设计时,楼面板设计采用等效均布活荷载进行内力分析是合理可行的。(2)对于梁、柱,采用根据实际分布情况简化的集中活荷载进行内力分析所得的内力值,比采用等效均布活荷载的内力值大为减小。因此,设计梁、柱时,车辆荷载建议采用简化集中力进行内力分析。(3)基础设计时,车辆活荷载可取平均分布荷载=车辆满载总重/车辆占地面积。此活荷载取值计算所得内力远小于按等效均布活荷载求得的内力,两者内力之比等于荷载之比。(4)通过对两种不同跨度框架结构的分析,说明对梁、柱及基础采用简化集中力或平均分布荷载是可行的。(5)板、梁柱及基础在大型车辆荷