本文提出了对地磅承载能力的评估设想。

地磅是用来称量载货车辆的，大多用于贸 易结算，因此，我国明文规定地磅是受强制管 制的计量设备，必须由法定计量行政管理部门按 有关检定规程进行检定。有二个标准与地磅直 接关?GB/T7t23- 2002 “固定式电子秤”和 JJG539- 1997 “数字指示秤”检定规程。在这二个 标准中与地磅承载能力相关的参数只由一 个?“最大秤量”。地磅的承载能力似乎只要 载货车辆总重量不超过最大秤量即可。实际上并 非如此简单。

地磅的承载器目前在我国大多是钢结 构平台。有采用4只称重传感器的单台面结构的 秤台，也有采用6只或8只甚至更多传感器的多 台面组合结构秤台。这个秤台要承受载货车辆的 全部重量，而车辆的重量是通过汽车轮胎加载到 秤台上的，并且汽车轮胎是要运动通过秤台的，也就是说，地磅秤台既要承受车辆静态荷载，也要承受汽车移动荷载。

对于载重车辆，它的型号、规格有很多。各 种车型的轮轴数、轴间距各不相同，即车辆的负 荷分配到每根轮轴上的情况是各不相同的。一台 地磅要能够称量多种车型并经受这些车型载货 通过。地磅的秤台作为承载器就要能够承受这些车辆上秤台，并保证秤台不应变形而影响计量 性能。这就要求秤台有足够的刚度和强度。此外， 对于某一种负荷的车型通过秤台，秤台的受力状 况又与秤台本身的结构特性?秤台长度、宽 度、截面几何参数等有关。

下面举例说明。

一台最大秤量为60t,台面尺寸为3m X 18m (分3节秤体）的电子汽车衡，选用容量为20t的 传感器8只，承受一辆五轴车辆（这是我国公路 桥涵设计规范中公路-I级车辆荷载）通过和称重, 车辆各轴负荷和轴距，见图1。

从图1中我们讨论以下几个问题：

1）车辆的总载荷与最大秤量

车辆的总载荷ΣP=P1+P2+P3+P4+P5=550kN(折算 为质量值55t)。车辆的总装载质量小于地磅最大 秤量（MAX=60)。

2）秤台的变形

这辆负荷的车辆行驶通过秤台，秤台的变形 何时最大呢？用经典力学的方法可以看出前三轴 或后二轴荷载可能压在单节秤体上，单节秤体受 力可达270kN或280kN,此荷载位于秤体中间时 秤体变形最大，见图2。这个双轴荷载或多轴荷载 被称为“轴组，载荷”。

从经典力学知，秤体的变形与轴组载荷的大小、二轴间距和传感器支点距离有关。当是一 个集中载荷时，梁的变形与支点距离的立方成比。

3)传感器受力情况

在秤台的横截面方向有4组传感器，在每个 横截面上有二只传感器承受车辆负荷。本例中汽 车盾轴位于秤台端部时，端部横截面上二只传感 器受力最大（艮即是支反力）；当汽车后轴位于二节秤体中间搭接位置时，中间横截面上二只传感 器受力最大（R2也是支反力），见图3。此处的支 反力称为截面载荷，车辆通过秤台求出支点的最 大支反力---最大截面载荷，此载荷应该小于横 截面上二只传感器的容量之和。

上例说明一台地磅的承载能力不能只 讲最大秤量。对于汽车衡的设计,制造者必须保 证地磅秤台的强度和刚度,保证传感器的稳定 工作。因此,衡器制造商应该明示提供给用户的地磅的承载能力的相关参数。用户就可以据此 选择购买自己适用的地磅。但目前我国的相关衡器标准中没有提出这方面的技术性要求。以至 同样最大秤量、同样台面尺寸的地磅所用材料 差异却很大，自然价格差异也就比较悬殊。

美国国家技术标准局的NIST- 44号手册提出 了轴组载荷（亦有称轴载的）和集中载荷的概念。 该手册指出衡器制造商可以用车辆的轴组载荷作为汽车衡秤台的设计载荷（移动载荷）,并明确此 双轴的轴间距为4英尺（约1.2m),轴上轮宽度不 小于8英尺（约2.4m)。此轴组载荷是多少由设计 者选择，可以是34000磅力或55000磅力。这个 双轴组载荷是衡器设计者选定的，可以参考美国 联邦法规一桥梁承载公式来选择。以此种移动 载荷施加在秤台上，求出最危险截面位置，计算 秤台强度和刚度。

这个轴组载荷是模仿汽车轴载形式的，作为设计载荷对承载器进行理论上的计算是十分适用 的。但无论是衡器制造者还是法定计量管理部门 都难以实际测试。在美国就提出了一个应用于实际测试的荷载 集中载荷（concentrated loadcapacity一CLC)。此载荷加载到秤台上的位置、方 式有明确的规定，见图4。其定义，以一定的方式 放在衡器承载器任意部位，衡器所能承受的最大 负荷。这个“试验载荷”衡器制造商应该明示给 衡器购买者。

实际使用中是一辆多轴车辆通过秤台，并不是 仅仅2轴或3轴车过秤。所以，秤台的承载能力还 与单节秤台的长度和宽度相关。一定的载荷下，秤 台越长其变形就越大。再则，车辆的前后轮轴距的大小又对秤台变形有关。上例中如果将车辆换成如 图5的车型，则汽车衡秤台的受力情况就有变化了。

从图5中可以看出，车辆总的轴组荷载只有 510kN(质量值51),比图一所示荷载小；但单节 秤体受力达360kN;横截面上的最大荷载达 276kN,比图1所示情况大。

如果将图一所示三节秤台改为双台面结构的 秤台，如图6。此时传感器的受力、秤台的承载情 况又会发生变化了。此种情况下汽车后三轴的荷 重都会施加在端头截面上，其截面载荷Ri=265kN。

上述讨论说明要评估一台地磅的承载能力, 必须考虑秤台的结构尺寸、车辆的轴组荷载，要 能够比较确切地评估地磅秤台的承载能力。以 下几个概念需要明确。

1) 最大秤量

按GB/T14250- 1993 “衡器术语”的定义：非自动衡器中，指不加皮重时衡器可称量的最大载 荷的值。这里虽然提出了衡器所能允许的最大负荷,但没有明确此负荷如何放置在秤台上。一台 最大秤量为100t的地磅，如果将每只1t的砝码 100只分摊在整个台面上，与一辆总装载质量100t 的重型卡车过秤相比，秤台的受力状况的差别是 很大的。因此，最大秤量的定义既要规定允许的 最大负荷，又要明确负荷的布置方式。如果把最 大秤量只作为计量学上的一个参数，用于建立最 大秤量、分度值和分度数的关系，进而确定这台 衡器的误差带。不妨再确定一个额定载荷的参数。

2)额定载荷

其定义应该是指能置于秤台上的最大动载荷， 并且此载荷必须分布于整个秤台长度上，而不‘ 集中在秤台上的局部位置。

3)轴组载荷

以车辆的轴组形式施加在秤台上任何部位而 不引起秤台太大变形和局部损坏的滚动载荷。如 何确定轴组载荷的轴间距、横向轮间距等参数可 能需要通过一定数量的实验才能确定。我国公路 桥梁设计规范中只有车辆荷载的规定，没有轴组 载荷的定义。

4)截面载荷

是指衡器横截面上一组传感器（通常是2只) 上所承受的最大荷载，此荷载主要是判别选择的 传感器容量是否合适。

5)试验载荷

以一定的方式施加在秤台上的任意部位，衡 器所能承受的最大载荷。这是用于判别衡器承载 能力的一个重要参数。是衡器制造商对用户承诺 的指标。这个试验载荷既可以在制造商工厂内进 行测试，也可以在使用现场测试一计量行政管 理部门来进行。在此试验载荷作用下，秤台的承 载能力又如何评估呢？实质就是如何确定秤台的 刚度、强度指标。这个指标如何确定是个难题， 或许应该通过一定数量的试验才能得出，特别是秤台的变形对计量性能的影响。

那么，地磅秤台的刚度、强度指标如何确 定呢？允许多大变形量？材质的安全系数取多大 值？笔者接触过的地磅最低的秤台刚度只有500 (最大变形量达L/500—L是秤体长度），最高的达 到2000，这样的秤台也能称量。但刚度太低，秤 的计量性能会受到影响（这里还与传感器结构形 式和传感器安装结构有关），秤台的使用寿命也不 会长。应该说秤台的刚度、强度、使用寿命与使 用状况密切相关。使用频率高、车型复杂其刚度、 强度指标应该要求高点。我们不妨借助起重机的 工作制等级把地磅也分成几级工作制，分别要 求刚度、强度等指标。这些指标在我国目前的相 关标准和规程中没有明确。用户也无法明确买什 么样的地磅能适用于自己。衡器制造商为了降 低成本就尽可能地少用材料。地磅秤台损坏的 事故时有所闻，因此，有必要尽快制订个指导性 规程来明确评估汽车衡的承载能力。

在此顺便说一下，我国现在的衡器分类还没 有将地磅作为独立的一类衡器。在我国地磅 的使用量很大，大多数用于贸易结算，在经济活 动中非常重要；就地磅本身的结构和使用特 点一称量载货汽车与其它衡器相对来说有其特 殊性；应该将地磅作为独立的一类衡器来进行 分类，制定相应的标准和配套的检定规程，这有 利于这类衡器的技术发展和行政管理。

本文只是笔者对地磅承载问题的粗浅认识， 供感兴趣同行参考，并欢迎指正。