本文提出了對地磅承載能力的評估設想。

地磅是用來(lái)稱(chēng)量載貨車(chē)輛的，大多用于貿 易結算，因此，我國明文規定地磅是受強制管 制的計量設備，必須由法定計量行政管理部門(mén)按 有關(guān)檢定規程進(jìn)行檢定。有二個(gè)標準與地磅直 接關(guān)?GB/T7t23- 2002 “固定式電子秤”和 JJG539- 1997 “數字指示秤”檢定規程。在這二個(gè) 標準中與地磅承載能力相關(guān)的參數只由一 個(gè)?“最大秤量”。地磅的承載能力似乎只要 載貨車(chē)輛總重量不超過(guò)最大秤量即可。實(shí)際上并 非如此簡(jiǎn)單。

地磅的承載器目前在我國大多是鋼結 構平臺。有采用4只稱(chēng)重傳感器的單臺面結構的 秤臺，也有采用6只或8只甚至更多傳感器的多 臺面組合結構秤臺。這個(gè)秤臺要承受載貨車(chē)輛的 全部重量，而車(chē)輛的重量是通過(guò)汽車(chē)輪胎加載到 秤臺上的，并且汽車(chē)輪胎是要運動(dòng)通過(guò)秤臺的，也就是說(shuō)，地磅秤臺既要承受車(chē)輛靜態(tài)荷載，也要承受汽車(chē)移動(dòng)荷載。

對于載重車(chē)輛，它的型號、規格有很多。各 種車(chē)型的輪軸數、軸間距各不相同，即車(chē)輛的負 荷分配到每根輪軸上的情況是各不相同的。一臺 地磅要能夠稱(chēng)量多種車(chē)型并經(jīng)受這些車(chē)型載貨 通過(guò)。地磅的秤臺作為承載器就要能夠承受這些車(chē)輛上秤臺，并保證秤臺不應變形而影響計量 性能。這就要求秤臺有足夠的剛度和強度。此外， 對于某一種負荷的車(chē)型通過(guò)秤臺，秤臺的受力狀 況又與秤臺本身的結構特性?秤臺長(cháng)度、寬 度、截面幾何參數等有關(guān)。

下面舉例說(shuō)明。

一臺最大秤量為60t,臺面尺寸為3m X 18m (分3節秤體）的電子汽車(chē)衡，選用容量為20t的 傳感器8只，承受一輛五軸車(chē)輛（這是我國公路 橋涵設計規范中公路-I級車(chē)輛荷載）通過(guò)和稱(chēng)重, 車(chē)輛各軸負荷和軸距，見(jiàn)圖1。

從圖1中我們討論以下幾個(gè)問(wèn)題：

1）車(chē)輛的總載荷與最大秤量

車(chē)輛的總載荷ΣP=P1+P2+P3+P4+P5=550kN(折算 為質(zhì)量值55t)。車(chē)輛的總裝載質(zhì)量小于地磅最大 秤量（MAX=60)。

2）秤臺的變形

這輛負荷的車(chē)輛行駛通過(guò)秤臺，秤臺的變形 何時(shí)最大呢？用經(jīng)典力學(xué)的方法可以看出前三軸 或后二軸荷載可能壓在單節秤體上，單節秤體受 力可達270kN或280kN,此荷載位于秤體中間時(shí) 秤體變形最大，見(jiàn)圖2。這個(gè)雙軸荷載或多軸荷載 被稱(chēng)為“軸組，載荷”。

從經(jīng)典力學(xué)知，秤體的變形與軸組載荷的大小、二軸間距和傳感器支點(diǎn)距離有關(guān)。當是一 個(gè)集中載荷時(shí)，梁的變形與支點(diǎn)距離的立方成比。

3)傳感器受力情況

在秤臺的橫截面方向有4組傳感器，在每個(gè) 橫截面上有二只傳感器承受車(chē)輛負荷。本例中汽 車(chē)盾軸位于秤臺端部時(shí)，端部橫截面上二只傳感 器受力最大（艮即是支反力）；當汽車(chē)后軸位于二節秤體中間搭接位置時(shí)，中間橫截面上二只傳感 器受力最大（R2也是支反力），見(jiàn)圖3。此處的支 反力稱(chēng)為截面載荷，車(chē)輛通過(guò)秤臺求出支點(diǎn)的最 大支反力---最大截面載荷，此載荷應該小于橫 截面上二只傳感器的容量之和。

上例說(shuō)明一臺地磅的承載能力不能只 講最大秤量。對于汽車(chē)衡的設計,制造者必須保 證地磅秤臺的強度和剛度,保證傳感器的穩定 工作。因此,衡器制造商應該明示提供給用戶(hù)的地磅的承載能力的相關(guān)參數。用戶(hù)就可以據此 選擇購買(mǎi)自己適用的地磅。但目前我國的相關(guān)衡器標準中沒(méi)有提出這方面的技術(shù)性要求。以至 同樣最大秤量、同樣臺面尺寸的地磅所用材料 差異卻很大，自然價(jià)格差異也就比較懸殊。

美國國家技術(shù)標準局的NIST- 44號手冊提出 了軸組載荷（亦有稱(chēng)軸載的）和集中載荷的概念。 該手冊指出衡器制造商可以用車(chē)輛的軸組載荷作為汽車(chē)衡秤臺的設計載荷（移動(dòng)載荷）,并明確此 雙軸的軸間距為4英尺（約1.2m),軸上輪寬度不 小于8英尺（約2.4m)。此軸組載荷是多少由設計 者選擇，可以是34000磅力或55000磅力。這個(gè) 雙軸組載荷是衡器設計者選定的，可以參考美國 聯(lián)邦法規一橋梁承載公式來(lái)選擇。以此種移動(dòng) 載荷施加在秤臺上，求出最危險截面位置，計算 秤臺強度和剛度。

這個(gè)軸組載荷是模仿汽車(chē)軸載形式的，作為設計載荷對承載器進(jìn)行理論上的計算是十分適用 的。但無(wú)論是衡器制造者還是法定計量管理部門(mén) 都難以實(shí)際測試。在美國就提出了一個(gè)應用于實(shí)際測試的荷載 集中載荷（concentrated loadcapacity一CLC)。此載荷加載到秤臺上的位置、方 式有明確的規定，見(jiàn)圖4。其定義，以一定的方式 放在衡器承載器任意部位，衡器所能承受的最大 負荷。這個(gè)“試驗載荷”衡器制造商應該明示給 衡器購買(mǎi)者。

實(shí)際使用中是一輛多軸車(chē)輛通過(guò)秤臺，并不是 僅僅2軸或3軸車(chē)過(guò)秤。所以，秤臺的承載能力還 與單節秤臺的長(cháng)度和寬度相關(guān)。一定的載荷下，秤 臺越長(cháng)其變形就越大。再則，車(chē)輛的前后輪軸距的大小又對秤臺變形有關(guān)。上例中如果將車(chē)輛換成如 圖5的車(chē)型，則汽車(chē)衡秤臺的受力情況就有變化了。

從圖5中可以看出，車(chē)輛總的軸組荷載只有 510kN(質(zhì)量值51),比圖一所示荷載??；但單節 秤體受力達360kN;橫截面上的最大荷載達 276kN,比圖1所示情況大。

如果將圖一所示三節秤臺改為雙臺面結構的 秤臺，如圖6。此時(shí)傳感器的受力、秤臺的承載情 況又會(huì )發(fā)生變化了。此種情況下汽車(chē)后三軸的荷 重都會(huì )施加在端頭截面上，其截面載荷Ri=265kN。

上述討論說(shuō)明要評估一臺地磅的承載能力, 必須考慮秤臺的結構尺寸、車(chē)輛的軸組荷載，要 能夠比較確切地評估地磅秤臺的承載能力。以 下幾個(gè)概念需要明確。

1) 最大秤量

按GB/T14250- 1993 “衡器術(shù)語(yǔ)”的定義：非自動(dòng)衡器中，指不加皮重時(shí)衡器可稱(chēng)量的最大載 荷的值。這里雖然提出了衡器所能允許的最大負荷,但沒(méi)有明確此負荷如何放置在秤臺上。一臺 最大秤量為100t的地磅，如果將每只1t的砝碼 100只分攤在整個(gè)臺面上，與一輛總裝載質(zhì)量100t 的重型卡車(chē)過(guò)秤相比，秤臺的受力狀況的差別是 很大的。因此，最大秤量的定義既要規定允許的 最大負荷，又要明確負荷的布置方式。如果把最 大秤量只作為計量學(xué)上的一個(gè)參數，用于建立最 大秤量、分度值和分度數的關(guān)系，進(jìn)而確定這臺 衡器的誤差帶。不妨再確定一個(gè)額定載荷的參數。

2)額定載荷

其定義應該是指能置于秤臺上的最大動(dòng)載荷， 并且此載荷必須分布于整個(gè)秤臺長(cháng)度上，而不‘ 集中在秤臺上的局部位置。

3)軸組載荷

以車(chē)輛的軸組形式施加在秤臺上任何部位而 不引起秤臺太大變形和局部損壞的滾動(dòng)載荷。如 何確定軸組載荷的軸間距、橫向輪間距等參數可 能需要通過(guò)一定數量的實(shí)驗才能確定。我國公路 橋梁設計規范中只有車(chē)輛荷載的規定，沒(méi)有軸組 載荷的定義。

4)截面載荷

是指衡器橫截面上一組傳感器（通常是2只) 上所承受的最大荷載，此荷載主要是判別選擇的 傳感器容量是否合適。

5)試驗載荷

以一定的方式施加在秤臺上的任意部位，衡 器所能承受的最大載荷。這是用于判別衡器承載 能力的一個(gè)重要參數。是衡器制造商對用戶(hù)承諾 的指標。這個(gè)試驗載荷既可以在制造商工廠(chǎng)內進(jìn) 行測試，也可以在使用現場(chǎng)測試一計量行政管 理部門(mén)來(lái)進(jìn)行。在此試驗載荷作用下，秤臺的承 載能力又如何評估呢？實(shí)質(zhì)就是如何確定秤臺的 剛度、強度指標。這個(gè)指標如何確定是個(gè)難題， 或許應該通過(guò)一定數量的試驗才能得出，特別是秤臺的變形對計量性能的影響。

那么，地磅秤臺的剛度、強度指標如何確 定呢？允許多大變形量？材質(zhì)的安全系數取多大 值？筆者接觸過(guò)的地磅最低的秤臺剛度只有500 (最大變形量達L/500—L是秤體長(cháng)度），最高的達 到2000，這樣的秤臺也能稱(chēng)量。但剛度太低，秤 的計量性能會(huì )受到影響（這里還與傳感器結構形 式和傳感器安裝結構有關(guān)），秤臺的使用壽命也不 會(huì )長(cháng)。應該說(shuō)秤臺的剛度、強度、使用壽命與使 用狀況密切相關(guān)。使用頻率高、車(chē)型復雜其剛度、 強度指標應該要求高點(diǎn)。我們不妨借助起重機的 工作制等級把地磅也分成幾級工作制，分別要 求剛度、強度等指標。這些指標在我國目前的相 關(guān)標準和規程中沒(méi)有明確。用戶(hù)也無(wú)法明確買(mǎi)什 么樣的地磅能適用于自己。衡器制造商為了降 低成本就盡可能地少用材料。地磅秤臺損壞的 事故時(shí)有所聞，因此，有必要盡快制訂個(gè)指導性 規程來(lái)明確評估汽車(chē)衡的承載能力。

在此順便說(shuō)一下，我國現在的衡器分類(lèi)還沒(méi) 有將地磅作為獨立的一類(lèi)衡器。在我國地磅 的使用量很大，大多數用于貿易結算，在經(jīng)濟活 動(dòng)中非常重要；就地磅本身的結構和使用特 點(diǎn)一稱(chēng)量載貨汽車(chē)與其它衡器相對來(lái)說(shuō)有其特 殊性；應該將地磅作為獨立的一類(lèi)衡器來(lái)進(jìn)行 分類(lèi)，制定相應的標準和配套的檢定規程，這有 利于這類(lèi)衡器的技術(shù)發(fā)展和行政管理。

本文只是筆者對地磅承載問(wèn)題的粗淺認識， 供感興趣同行參考，并歡迎指正。