重型钢格板承载设计准则 - 车辆荷载与选型计算

01范围与限制

1.1适用范围

本准则适用于以承载扁钢与横杆焊接（压焊）成型、承受车辆轮载的重型钢格板，车辆包括双后轮货车与充气橡胶轮胎叉车，涵盖五级荷载：两级货车（后轴荷载约 14.5 t、10.9 t）与三级叉车（额定起重量 4.5 t、2.7 t、0.9 t）。

适用的典型部位

车行平台、装卸货平台、码头面层
立体车库楼面、坡道、回转车道
厂区道路、消防通道的车行排水沟盖板
叉车通道、仓储地面（充气橡胶轮胎叉车）
需要同时过车与排水的电缆沟、管沟盖板

超出本准则的工况

超表列轴载的重型车辆、履带式车辆
硬质轮：聚氨酯轮、钢轮、尼龙轮（见 8.3 条，严禁直接通行）
有轨车辆、铁路荷载
振动设备、动力基础等特殊荷载
超出表列轮载与接触尺寸的叉车（应单独核算）

1.2两种荷载模式

本准则按两种模式计算，取两者不利者：

车辆轮载模式：轮压通过轮胎接触面传入格板，沿垂直跨方向向两侧扁钢分布，按第 4、5 节的方法分配到单根扁钢后计算弯矩与挠度。
集中荷载模式：荷载集中于一点（如设备支脚、垫块支承），作用宽度可覆盖两根扁钢，单根扁钢分得轮压的一半，计算方法与轻型钢格板相同，但容许弯曲应力取 137.9 MPa。

与轻型准则的关系

集中荷载模式的计算格式与《轻型钢格板承载设计准则》完全一致，仅容许弯曲应力由 124.1 MPa 提高为 137.9 MPa；车辆轮载模式则需先按第 5 节进行轮压分布，再套用同样的弯矩、挠度公式。

02符号与单位

符号	含义	单位
P	车轮或局部荷载（已含 30% 冲击）	kN
P₁	单根承载扁钢分担的荷载	N
a	顺跨方向（平行承载扁钢）的轮胎接触长度	mm
b	垂直跨方向的荷载分布宽度，b = a + 2s	mm
s	承载扁钢中心间距	mm
L	简支净跨（支承边缘间的距离）	mm
M₁	单根承载扁钢的跨中弯矩	N·mm
S₁	单根承载扁钢截面模量，矩形扁钢取 t·d²/6	mm³
I₁	单根承载扁钢惯性矩，矩形扁钢取 t·d³/12	mm⁴
E	钢材弹性模量	MPa
F	钢材容许弯曲应力	MPa
D	跨中挠度	mm
d / t	承载扁钢高度（宽）/ 承载扁钢厚度	mm

全部符号采用公制单位。对高度 d、厚度 t 的矩形承载扁钢： S₁ = t·d²/6，I₁ = t·d³/12。

03材料与设计参数

参数	碳钢（Q235B）	不锈钢 304/316	说明
容许弯曲应力 F	137.9 MPa	137.9 MPa	重型钢格板设计取值
弹性模量 E	2.0×10⁵ MPa	1.93×10⁵ MPa	挠度计算用
挠度限值	L/400		任何工况下挠度不得超过净跨的 1/400
连续跨折减系数	0.80		两跨及以上连续布置时，弯矩与挠度计算结果乘 0.80
冲击系数	30%		已计入第 4 节轮载数值，不得重复计入

连续跨的经济性

同一种格板，两跨连续布置的允许跨距可比单跨简支提高约 10%（弯矩与挠度同时按 0.80 折减）。现场条件允许时优先采用多跨连续布置，可显著降低用钢量。

04车辆荷载等级

五级标准车辆工况覆盖常见的双后轮货车与充气轮胎叉车。表中轮载均已包含 30% 冲击作用，选型时直接取用。

车辆与荷载条件	单轮轮载 P	荷载等级	接触长度 a	分布宽度 b
重型货车（双后轮）后轴荷载 142.3 kN（约 14.5 t），每轴按 2 轮分配并计入 30% 冲击	92.5 kN	H-20	508 mm	508 + 2s
中型货车（双后轮）后轴荷载 106.8 kN（约 10.9 t），每轴按 2 轮分配并计入 30% 冲击	69.4 kN	H-15	381 mm	381 + 2s
叉车（额定起重量 4.5 t）整机质量约 11.1 t（含货物），驱动轴负担 85%，充气橡胶轮胎	60.0 kN	5 t 级	279 mm	279 + 2s
叉车（额定起重量 2.7 t）整机质量约 7.2 t（含货物），驱动轴负担 85%，充气橡胶轮胎	38.8 kN	3 t 级	178 mm	178 + 2s
叉车（额定起重量 0.9 t）整机质量约 2.8 t（含货物），驱动轴负担 85%，充气橡胶轮胎	15.2 kN	1 t 级	102 mm	102 + 2s

轮载取值：货车单轮轮载 = 轴载 ÷ 2 × 1.30（含 30% 冲击）；叉车单轮轮载 = 驱动轴荷载 ÷ 2 × 1.30。 分布宽度 b 中的 s 为承载扁钢中心间距（mm）。

短跨轻车可能更不利

接触长度 a 越小、跨距越短，轮压分配到单根扁钢的强度越高。同一块格板在较轻车辆＋较短跨距的组合下，有时反而比重车长跨更不利。选型时应对实际可能出现的各级车辆逐一验算，不能只按最重车辆计算一次。

硬质轮严禁通行

聚氨酯轮、尼龙轮等硬质轮与开放式钢格板严禁配合使用：硬质轮接触面积极小，且轮缘可能嵌入格板间隙，造成轮载集中与结构损伤。此类车辆应改用实铺面板或密型格板。

05荷载分布与计算模型

5.1轮压如何传到扁钢上

轮压 P 通过轮胎接触面传入格板，接触面顺跨方向长 a。垂直跨方向，荷载经横杆向两侧扁钢各分布一个扁钢间距 s，因此分布宽度取 b = a + 2s。位于分布宽度中心的一根扁钢受力最大，分得的荷载为：

P₁ = P · sb 式 (1) P — 单轮轮载（kN，含冲击）；s — 扁钢间距（mm）；b — 分布宽度（mm）。结果 P₁ 为单根扁钢承担的荷载（换算为 N 代入弯矩公式）。

图 1 轮压分布平面示意：轮压 P 作用于 a×b 接触面，顺跨方向接触长 a，垂直跨方向经横杆向两侧各分布一个扁钢间距 s，即 b = a + 2s。

5.2计算模型与弯矩公式

取受力最大的中部扁钢为简支梁，其承受的分布荷载 P₁/a 沿跨中对称布置、分布长度为 a。按接触长度与跨距的关系分两种工况：

工况 ①　a ≥ L（接触长度不小于跨距，按全跨均布）： M₁ = P₁L²8a 式 (2) P₁ 单位 N，L、a 单位 mm，M₁ 单位 N·mm。当 a = L 时退化为全跨均布荷载 M₁ = P₁L/8。

工况 ②　a < L（跨中局部分布）： M₁ = P₁(0.25L − 0.125a) 式 (3) 当 a → 0 时退化为跨中集中荷载 M₁ = P₁L/4；当 a = L 时退化为全跨均布 M₁ = P₁L/8，两式衔接连续。

图 2 单根扁钢计算模型：简支梁跨中承受分布长度 a 的局部分布荷载 P₁/a，复核跨中挠度 D 不超过 L/400。

5.3集中荷载工况

集中荷载（设备支脚、垫块等）作用于格板一点时，相邻两根扁钢各分担一半： P₁ = P/2，弯矩与挠度按跨中集中荷载计算：

M₁ = P₁L4　　D = P₁L³48E·I₁ 式 (4) P₁ 单位 N，L 单位 mm，E 单位 MPa，I₁ 单位 mm⁴，D 单位 mm。

06承载力计算方法

三步完成轮载工况下的选型与校核。

STEP1

轮压分配——按第 4 节确定车辆等级与轮载 P、接触长度 a，由式 (1) 计算单根扁钢荷载：

b = a + 2s，　P₁ = P·s/b

STEP2

弯矩与选型——按 a 与 L 的关系选式 (2) 或式 (3) 计算弯矩 M₁，所需单根扁钢截面模量：

S_1,req = M₁ / F　（F = 137.9 MPa）　选取扁钢使实际 S₁ = t·d²/6 ≥ S_1,req。

STEP3

挠度复核——车辆轮载工况按式 (5)，集中荷载工况按式 (4)：

D = P₁(2L³ − a²L + a³/4)96E·I₁ ≤ L/400

P₁ 单位 N，长度单位 mm，E 取 2.0×10⁵ MPa，I₁ 单位 mm⁴，D 单位 mm。该式对 a = L（全跨均布）与 a → 0（跨中集中）均准确衔接。

连续跨折减

两跨及以上连续布置时，式 (2)、(3)、(5) 的计算结果（M₁ 与 D）乘以连续系数 0.80 后再行验算。

6.1算例：4.5 t 叉车通道，跨距 1 m

已知：叉车 5 t 级（轮载 P = 60.0 kN，接触长度 a = 279 mm）；候选规格 G755/30/100——扁钢 75 mm × 10 mm，扁钢间距 s = 30 mm；简支净跨 L = 1000 mm；碳钢。

轮压分配：b = 279 + 2×30 = 339 mm；P₁ = 60000 × 30 / 339 = 5310 N。因 a = 279 mm < L = 1000 mm，属工况 ②。
弯矩与选型：M₁ = 5310 × (0.25×1000 − 0.125×279) = 1.142×10⁶ N·mm；所需 S₁ = 1.142×10⁶ / 137.9 = 8284 mm³；扁钢 75×10 实际 S₁ = 10 × 75² / 6 = 9375 mm³ ≥ 8284 mm³，强度满足（利用率 88%）。
挠度复核：I₁ = 10 × 75³ / 12 = 3.516×10⁵ mm⁴； D = 5310 × (2×1000³ − 279²×1000 + 279³/4) / (96 × 2.0×10⁵ × 3.516×10⁵) = 1.52 mm ≤ L/400 = 2.5 mm，挠度满足。