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说明它们对超载轴轴载换算的不适用性,从而利用理论弯沉等效和实际弯沉等效双重约束条件推导了计算轴载等效换算系数的公式,分析了它的适用性,可初步用于超载轴的等效换算关键词:超载车辆 弯沉等效 等效系数 理论弯沉 实际弯沉 随着经济的迅速发展和运输者对自身经济利益的片面追求,目前公路上的大中型载货汽车超载运行已是非常普遍的现象
实际调查中发现,在不少地区中型货车如东风、解放等载重量可达10t,后轴重可达13t以上;大型货车如黄河JN-163等,后轴重可达18t以上,它们对路面破坏作用是不可忽视的
由于全国各地的经济结构、发展水平不同,车辆超载在不同地区有较大的差异,有的地区超载现象远比以上情况严重,例如河北省宣大线,大部分载货车辆为运煤车,后轴重可达30多t,若按四次方公式计算等效系数,所设计的路面厚度太大,实践中难以应用
由于四次方公式对大吨位轴载既没有做过试验,又缺乏充分的理论根据,设计者不能放心使用,因而迫切需要找到一种既能解决超载的破坏性问题,又能为人们所接受的理论依据指导路面设计
1 国内外现有轴载换算公式的分析 鉴于此种情况,我们从分析AASHO 四次方公式的来源入手寻求其中的原因
AASHO四次方公式的得出是建立在大型的实地试验基础之上的,用22 辆轻型货车和104辆半拖挂牵引车在试验路上每天行驶15h,共作了1 114 000次行车重复荷载试验,用以模拟州内一般道路或州际道路上行驶大轴载和高速混合载重车及一般车辆的实际情况,试验车行驶总里程达28 168km.AASHO试验路的基本方程是根据试验路的大量资料,把各路段的各个路面结构所经受不同车型的荷载作用次数N与路面耐用性指数PSI的损失值的关系进行整理而得: G=lg(C0-Pt)/(C0-1.5) (1) 式中,G为任何阶段耐用性指数的损失Co-Pt与耐用性指数达到损坏标准即Pt=1.5时的总损失Co-1.5之比的对数值
AASHO换算公式以单后轴18k1bf为标准轴载,通过试验数据计算后轴重为2k1bf~40k1bf(0.9072t~18.144t)的不同轴载的等效系数,以轴载比值的指数a表示,为简化计,取其均值a=4得: N1/N2=(l2/18)4.0 (2) AASHO 试验是国际上空前大规模的道路试验,得到的大量资料给后来的理论分析法提供了依据,其功绩是不可忽视的,建立了不同轴载间的等效关系,使轴载轻重与交通量多寡对路面的作用取得合理的联系,解决了过去设计方法中一直未能解决的交通荷载问题,特别是单后轴间的轴载换算关系,被许多国家新的设计法所采用
AASHO换算公式在一般情况下用于一般路面设计是正确的,但由于试验所用最大后轴重仅为18t,因此把上述四次方公式外延到轴载达30t的超载车辆换算时,试验依据是不充分的,其正确性难以保证,因而会导致前述不合理的设计结果
我国规范中利用容许弯沉等效原则将不同轴载作用下的弯沉比ι1/ι2与容许弯沉值ιR相联系,用关系式ιR1/ιR2=ι1/ι2,推出: N1/N2=【(P2/P1)(d2/d1)1.74】5.0 (3) 式中P1、P2,d1、d2分别为标准轴及换算轴的轮压及当量圆半径,N1,N2分别为标准轴及换算轴的轴载作用次数
(3)式以容许弯沉等效为原则进行推导,本质上是指换算轴与标准轴的实际弯沉等效,但是由于路面结构实际弯沉的变异性较大,所以实际弯沉等效尚不能保证作为路面结构设计基础之一的理论弯沉也等效,因此为使轴载换算公式具有充分的理论依据,需要增加理论弯沉等效作为又一约束条件,即应提理论弯沉和实际弯沉都等效的双重等效条件
2 基于理论弯沉等效与实际弯沉等效的轴载换算方法 2.1 公式推导 通过上述对国内外已有公式的分析,得知现有轴载换算公式对于较大吨位超载轴的等效换算缺少理论保证,为了解决超载轴的换算问题,我们采用理论弯沉与实际弯沉双重等效的方法推导轴载换算公式
双重等效公式为: 理论弯沉等效:ιι=ιιB(4) 实际弯沉等效:ιS=ιSB(5) 式中,ιι,ιS分别为换算轴的理论弯沉值及实际弯沉值,ιB,ιSB 分别为标准轴的理论弯沉值及实际弯沉值
1978年柔性路面设计规范以双层体系弹性理论计算的路表弯沉值作为设计指标,但由于弹性层状体系理论有一系列假定,因而使得理论计算值与实测值之间存在较大的差异,鉴于此种情况,引入了弯沉综合修正系数F,其表达式为:[1] F=AF(EoιS /2Pδ)0.38(6) 式中,F为弯沉综合修正系数,AF为与标准轴载有关的系数,Eo为土基回弹模量,P为轮压,δ为当量圆半径
文献[2]根据高等级公路半刚性路面的大量调查分析,提出高等级公路半刚性路面弯沉综合修正系数为 F=2.01(EoιS/2Pδ)0.46(7) 对比(6)、(7)式可以看出,弯沉综合修正系数可统一表述为下述形式: F=AF(EoιS /2Pδ)B (8) 式中,B为回归系数
由此可知F公式的基本形式是不变的,而AF和回归系数B在变化
为使公式的推导不失一般性,我们在下文的推导中采用公式的一般形式,即(8)式
F公式系由大量的试验数据回归而得,这样实测弯沉值与理论弯沉值之间的关系为: ιS=Fιι(9) 将(8)式代入(9)式得: ιS=AF(EoιS/2Pδ)BιS(10) 整理得任一轴载的实际弯沉公式: (11) 标准轴载的实际弯沉公式为: 联立(4)、(5)、(11)、(12)式得: Pδ=Poδo (13) 根据轮压和半径的关系有 πδ2P=P1 (14) 联立(13)、(14)式得 δ=P1/πPoδo (15) 式中,P1为超载轴的轮载,采用BZZ-100KN作为标准轴,则Po=0.7MPa,δo=10.65cm. (15)式为双重弯沉等效条件下超载轮半径计算公式,代入(14)式即可得超载轴轮压P,而后把P、δ值代入(3)式,即得超载轴的轴载换算系数
可以看出,由此得到的P、δ值与超载车辆的实际P、δ值不一定相等
为方便起见,本文把由双重弯沉等效约束所得超载轴的P、δ值称为虚拟轮压和半径,所代表的车轮称为虚拟轮,表1将讨论虚拟轮所造成的误差
2.2 等效换算系数比较 分别利用我国现行规范公式、AASHO四次方公式和本文所推导公式计算2~35t轴载的等效换算系数如表1所示
由表1 可以看出,当轴重小于17t时,三种轴载换算方法所得轴载换算系数的差别很小,表明在该轴载区间三种方法可以互换
由于轴载小于17t在AASHO试验轴载范围以内,所以该计算结果表明本文公式与试验所得结果比较接近,为本文公式的可靠性提供了试验依据
当轴载大于17t以后,随轴载增加,三种轴载换算公式轴载换算系数的差距越来越大,相同轴载时轴载换算系数由大到小依次为规范方法、AASHO方法及本文方法
前已述及,若按规范方法进行超载车辆路面结构设计,会得出偏厚的设计结果,因此规范方法是不适用的
上述分析及计算结果表明,本文公式不但具有较为充分的理论依据,且在常规轴载范围内与试验结果比较接近,又具有最小的轴载换算系数,按本文方法设计的路面结构厚度将比规范方法减薄,较为符合超载车辆路面的实际情况,因此按本文方法进行超载车辆路面结构设计比较合适
轴载等效换算系数与弯沉计算结果表1 轴重 (T) 等效系数 相对 误差 (%) 理论 弯沉值 (cm) 相对 误差 (%) 实际 弯沉值 (cm) 相对 误差 (%) 规范 AASHO 本文 (1) (2) (3) [(2)- (3)/(3) (4) (5) [(4)- (5)/(4) (6) (7) [(6)- (7)/(6) 2 0.001 0.002 0.003 33.3 0.026 0.018 30.8 0.008 0.007 12.5 3 0.005 0.008 0.012 33.3 0.032 0.024 25.0 0.011 0.010 9.0 4 0.019 0.026 0.034 23.5 0.037 0.031 16.2 0.014 0.014 0 5 0.050 0.063 0.078 19.2 0.042 0.037 11.9 0.017 0.018 5.9 6 0.109 0.130 0.152 14.5 0.047 0.044 6.4 0.021 0.021 0 7 0.214 0.240 0.269 10.8 0.052 0.050 3.8 0.025 0.025 0 8 0.383 0.410 0.442 7.2 0.057 0.056 1.8 0.028 0.029 3.6 9 0.639 0.656 0.683 4.0 0.062 0.062 0 0.032 0.033 3.1 10 1.000 1.000 1.000 0.0 0.067 0.067 0 0.037 0.037 0 11 1.53 1.46 1.44 1.4 0.072 0.073 1.4 0.041 0.041 0 12 2.23 2.07 1.98 4.5 0.077 0.079 2.6 0.046 0.045 2.2 13 3.17 2.86 2.66 7.5 0.082 0.084 2.4 0.050 0.049 2.0 14 4.38 3.84 3.50 9.7 0.086 0.090 4.7 0.055 0.053 3.6 15 5.90 5.06 4.52 11.9 0.091 0.096 5.5 0.059 0.057 3.4 16 7.82 6.55 5.74 14.1 0.095 0.101 6.3 0.064 0.061 3.1 17 10.15 8.35 7.18 16.3 0.100 0.107 7.0 0.069 0.066 4.3 18 12.99 10.50 8.88 18.2 0.104 0.112 7.7 0.074 0.070 5.4 19 16.51 13.03 10.84 20.2 0.108 0.117 8.3 0.079 0.074 6.3 20 20.61 16.00 13.11 22.0 0.112 0.123 9.8 0.084 0.078 7.1 21 25.45 19.45 15.70 23.9 0.117 0.128 9.4 0.089 0.083 6.7 22 31.10 23.43 18.65 25.6 0.120 0.133 10.8 0.094 0.087 7.4 23 37.83 27.98 21.98 27.3 0.125 0.139 11.2 0.099 0.091 8.0 24 45.58 33.18 25.73 29.0 0.129 0.144 11.6 0.105 0.096 8.6 25 54.42 39.06 29.93 30.5 0.132 0.149 12.9 0.110 0.100 9.0 26 64.41 45.70 34.60 32.1 0.137 0.154 12.4 0.115 0.105 8.7 27 76.00 53.14 39.79 33.6 0.140 0.160 14.3 0.120 0.109 9.2 28 88.96 61.47 45.52 35.0 0.144 0.165 14.6 0.125 0.113 9.6 29 103.84 70.73 51.83 36.5 0.148 0.170 14.9 0.130 0.118 9.2 30 120.32 81.00 58.75 37.9 0.151 0.175 15.9 0.136 0.122 10.3 31 138.42 92.35 65.91 40.1 0.154 0.180 16.9 0.140 0.127 9.3 32 158.90 104.86 74.17 41.4 0.158 0.185 17.1 0.146 0.131 10.3 33 182.01 118.59 84.31 40.7 0.163 0.190 16.7 0.151 0.136 9.9 34 207.13 133.63 92.43 44.6 0.165 0.195 18.2 0.156 0.141 9.6 35 235.27 150.06 105.11 42.8 0.169 0.200 18.3 0.162 0.145 10.5 3 公式适用性的验证 因为我们以上所计算的P, d为虚拟车轮的轮压及当量圆半径,它在实际中是不存在的,为了保证上述推导方法的合理性,必须确保虚拟轮与实际轮产生的弯沉误差在容许范围内
表1 示出了不同轴载时某路面结构分别由虚拟轮载和实际轮载产生的理论弯沉和实际弯沉
其中计算实际弯沉时在(11)式中取AF=1.47 B=0.38. 在超载吨位较小时,两曲线偏差很小,轴载小于24t时,误差一般均在10%以内,由此表明虚拟车轮的合理性
随着超载吨位的增加,理论弯沉之间的误差有所增大,但从应用角度看还是可以接受的
虚拟车轮与实际车轮产生的实际弯沉的相对误差更小,在2~35t的实际弯沉对比计算中发现,两套参数计算所得的实际弯沉值之间的误差一般均在10%以内,计算结果表明,以虚拟车轮代替实际车轮进行超载轴的等效换算,所造成的误差是可以接受的,因此本文所提出的双重弯沉等效轴载换算方法是合适的
4 结论 本文利用理论弯沉与实际弯沉双重等效概念提出了新的轴载等效换算系数计算公式,试验和理论依据比较充分
对比计算表明,在常见轴载范围内,本文公式与我国规范公式及AASHO 公式的误差较小,可以互相代替;当轴载较高时,按本文公式计算的轴载换算系数较小,不会发生设计的路面结构过厚的矛盾,用于超载路面结构设计比较合适
此外,在公式的推导过程中由于弯沉综合修正系数的常数AF和B均消掉了,因而本研究方法不受弯沉修正系数中回归系数变化的影响,即使AF和B发生变化,也不会影响本文的推导结果和结论,因此本文结果用于超载车辆换算时具有较为广泛的适用性
我们可以看到城市雕塑般随着人类社会文明的发展而发展
城市雕塑是人类文化进步的物质见证,也是文化传承的物质载体也是文化传承的重要物载体
城市雕塑由雕塑本体与周围环境要素以及城市的文化背景协调配合,从而产生出相互之间所隐藏的空间联系
在继承和发掘本土文化中有价值东西的同时,塑造更具个性和地方特点,可以代表城市文化的优秀城市雕塑作品
探索、开拓和创造有自身特色的城市雕塑使之与现代化 高速发展的物质文明和精神文明相适应,提高城市的整体品位和公众生活的人文环境
为中国的城市建设增添更多的色彩
关键字:城市雕塑 人类文化 景观环境 正文: 城市雕塑的概念 在喧嚣忙碌中生活的人们,能安静地坐下来学习艺术,学习欣赏雕塑的美,这是多么美好的事情,正像人类通过劳动而获得的食物一样,有自豪的觉和成就感
雕塑之美,即是形态之美,是物质之美,是雕塑家针对空间形体研究的智慧之美,其美千姿百态,美轮美奂,古代大师们的作品中所蕴含的艺术价值是举世公认的,他们的作品中那些极具魅力的形态和精神,至今仍影响着对艺术和生活的态度
城市雕塑是立于城市公共场所中的雕塑作品它区别于室内架上的雕塑是被安放在室外环境里,强调和周围的城市环境有机融合
从城市的本质而言,是为了满足人类的生存需要和发展需要
城市雕塑也就必将是通过运用不同的材质创造出可以满足人类发展需要的组品,创造出可以表达人类的精神情感的具有文化特点,反映城市历史的标志
因此在高楼林立,道路纵横的城市中,城市雕塑不仅是作为一件艺术品供人们欣赏,更应该可以缓解因建筑物集中而带来的拥挤、呆板、单一的环境氛围
为人类的生活、发展提供更为舒适、愉悦的环境
在城市雕塑的创作过程中就必须要考虑到雕塑本体外的东西
如城市文化特征、城市规划、城市建筑形态以及人群文化特征等等的要求
“黄河母亲”这一城市雕塑为黄河沿岸增加了一代亮丽的风景线
黄河母亲是目前全国诸多表现中华民族的母亲河--黄河的雕塑艺术品中最漂亮的一尊
具有很高的艺术价值,在全国首届城市雕塑方案评比中曾获优秀奖
城市雕塑的作用 城市雕塑主要是用于城市的装饰和美化
由于它的出现而使城市的景观增加,作为公众生活空间的一个重要组成部分,时刻都在作用于城市居民的感官,影响人们的精神生活
城市雕塑代表了这个城市的文化水准和精神风貌
一些城市中的优秀城雕作品以永久性的可视形象使每个所在环境的人都沉浸在浓重的文化氛围之中,感受到城市艺术气息和城市的脉搏
城市雕塑起到调节城市色彩、调节人们心态和视觉感受的作用,它作为城市的眼睛,时代的脉搏,已愈来愈成为人们生活中不可或缺的一部分
“黄河母亲”这一城市雕塑正是一个典型的代表,在人们休息空闲之余,就会去观赏慈祥的黄河母亲,让孩子们体会到母爱的慈祥与伟大,感受生活中的无限美好,聆听那黄河波涛汹涌的浪声,体会着自然的无限魅力
让那些在生活生迷失方向的青年们重新找到生活的信心与勇气
向黄河母亲一样勇敢伟大
城市雕塑的精神内涵 城市雕塑通过对一定材料的塑造、加工,表达雕塑家对世界的看法、自己的观念与认知,并融进历史的、传统的、地方的的因素,体现人对自身的肯定,体现出雕塑家的人格精神与艺术魅力
雕塑由甘肃著名的雕塑家何鄂女士创作,长6米,宽2.2米,高2.6米,总重40余吨,由“母亲”和一“男婴”组成构图
分别象征了哺育中华民族生生不息、不屈不挠的黄河母亲,和快乐幸福、茁壮成长的华夏子孙
该雕塑构图简洁,寓意深刻,反映了甘肃悠远的历史文化
母亲(象征黄河)秀发飘拂,神态慈祥,身躯颀长匀称,曲线优美,微微含笑,抬头微曲右臂,仰卧于波涛之上,右侧依偎着一裸身男婴(象征中华人民),头微左顾,举首憨笑,显得顽皮可爱
雕塑构图洗练,寓意深刻
雕塑下基座上刻有水波纹和鱼纹图案,源自甘肃古老彩陶的原始图案
同时,水波纹和鱼纹也反映了黄河流域的先民们对自然现象敏锐的观察力,说明了中国人内在的实力
城市雕塑的与环境的协调 作为都市环境中的视觉对象,城市雕塑往往成为了特定空间内的视觉焦点和视觉象征
不论是纪念性雕塑、园林雕塑或是功能性雕塑,当它们处于环境之中时,必然与环境(日影、天光、地景、建筑等)发生关系并切实地对环境产生影响
任何建筑都必须出在一定的环境中,并和环境保持者一定的联系,环境的好坏对于建筑的影响甚大
这句话同样适用于雕塑及其周围的环境,即使一座雕塑做工在精美,由世界顶级大师而作,放错了位置,那么它也无法发挥出它内在的价值,让人们去赞美欣赏它,取而代之的则是遗忘
然而,“黄河母亲”却做到了天人的合一,与地形完美的结合,可谓是依山傍水,而且雕塑内容与黄河相称,黄河自古以来就有中国的母亲河之美称
而这真的是完美的结合
城市雕塑的经济功能 城市雕塑的经济价值是显而易见的,城市雕塑不仅仅是文化的产物,同时也是一个城市不可或缺的经济投资点
它与其他城市建筑等共同构成城市高雅美丽的环境,使生活在城市中的人们受到优越的审美体验,感受到文化的魅力与美的精神,城市雕塑的存在影响了周边环境,提升了文化形象,产生了视觉空间的凝聚力,这就创造了一种对于环境的投资潜能
黄河母亲这座全国知名的雕塑,每年都吸引了成千上万的海内外游客来参观
创造出了巨大的经济价值
还有很多知名的雕塑比如法国巴黎凯旋门的《马赛曲》,这可以说是一笔可观的国民收入
总结:综上所述,综上所述城市雕塑在中国是一个充满挑战的艺术
她所塑造的方式,不仅仅是找一块地方,开一片草坪那样简单,更重要的是文化内涵、历史积淀、人文环境风情等等
未来中国城市雕塑的发展应该在传承中国优秀文化历史的同时吸取国外优秀的经验,充分用于新技术、新模式
相信在这个现代大都市蓬勃兴起的时代,城市雕塑必将为人类的生活环境增添更多的色彩,希望每一尊雕塑都像黄河母亲一样绽放出更加耀眼的光芒
参考文献 陈绳正刘昌明建筑与雕塑沈阳辽宁科技技术出版社 彭一刚 建筑空间组合论 中国建筑工业出版社 王培波现代城市雕塑济南:山东美术出版社 李全民石萍 城市环境雕塑哈尔滨黑龙江科学技术出版社 孙绍群环境雕塑设计武汉湖北美术出版社
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