1.黄河勘测规划设计有限公司 河南郑州 450003；2.南水北调中线建管局河南分局 河南郑州 450008
摘要：钢波纹管涵属于柔性结构，能很好地适应基础产生的不均匀变形，同时施工及养护方便，具有良好的应用前景。本文对钢波纹管涵的受力计算方法及施工要点进行了分析阐述，总结了其应用优势，为钢波纹管涵的推广应用提供了一定借鉴。
关键词：公路涵洞；钢波纹管；荷载计算；柔性结构；施工要点
1应用历史
波纹管1784年诞生在英国，此后在英国、美国及加拿大等地，波纹管涵逐渐被广泛用于公路工程中。上个世纪90年代之前，由于技术及材料的原因，我国波纹管涵的应用较少，90年代之后才逐渐逐步开展了有关波纹管涵的研究及生产。应用初期，波纹管涵多用于涵洞基础不良的路段，如冻土、软土基础路段等，随着波纹管涵在实用性、经济性上优势的逐步体现及其施工技术的不断完善，波纹管涵才得到进一步的推广应用。
2 应用优势
（1）经济性
由于波纹管涵的特殊形式，钢波纹管可以进行工厂集中化、标准化生产，且相对于一般钢筋混凝土结构的涵洞其质量较轻，所以其生产和运输成本都相对较低。同时，波纹管的拼装和涵洞基础施工可分开同时实施，缩短了施工工期，降低了施工成本。另外其结构相对简单，后期养护费用也较低。
（2）实用性
由于波纹管涵属于柔性涵洞，加上波纹管表面的波纹化处理，其整体抗压能力和稳定性都较好，且横向及竖向具有抵御一定变形的能力，适用于如冻土及软土基础。波纹管涵的上部荷载可以通过管壁分散传递到周围的土体中，所以相同荷载条件下，其对涵洞基础的压力较小，涵洞基础的处理也相对简单。波纹管涵的变形特性也可以大大改善软土基础路段涵洞与路堤交界部位的错台现象，增加车辆行驶的舒适性。
（3）耐久性
虽然我国地域辽阔，波纹管涵应用地区的地质水文环境差异较大，但是相关资料表明，在经过一定的防腐蚀处理后，波纹管涵的使用寿命至少可以达到50年，期望值可以达到100年。
3受力计算
波纹管涵通过水力计算确定其直径后，还需要进行涵管的结构设计，从而确定波纹管的波纹形式及厚度，确保波纹管有足够的强度和刚度。
（1）涵洞土压力
路堤填土压力对涵管的竖向及水平压力可按公路涵洞设计规范进行计算：
（2）汽车荷载
汽车荷载分为车道荷载和车辆荷载，对涵洞进行结构计算时采用的是车辆荷载。车辆荷载可按车轮的着地面边界沿30°扩散角向下分布，荷载的立面及平面尺寸依据《公路桥涵设计通用规范》中的规定，其中前轮着地尺寸为0.3m×0.2m，中、后轮着地尺寸为0.6m×0.2m。
汽车荷载的计算公式为：
式中： K—安全系数，取1.5；
σ—波纹管钢板厚度（m）；
pv—设计压强（kPa）；
D—涵管跨径（m）。
（2）设计实例
某项目道路涵洞根据当地情况全部使用钢波纹管涵，根据水力计算，其中一处涵洞管径设计为2m，涵长14.5m，选择的钢波纹管密度为7850 kg/m3，壁厚3mm。涵管上方填土高度为1.4m，路基填土容重为1850kg/m3。根据公路桥涵规范及上述计算公式，对该处钢波纹管涵的涵管进行设计验算。
当地采购的钢波纹管所用钢板的屈服强度标准值为245MPa，考虑到波纹管成品的厚度误差以及钢板的腐蚀冗余，取厚度安全系数1.5，则其容许应力fc=163.3MPa。由验算结果可得Kfa=22.83MPa<fc=163.3MPa，从而可知选择的该型号钢波纹管满足设计要求。
表4.1 验算结果
论文作者:段莹超,李珺妍
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/26
标签：波纹管论文; 涵洞论文; 荷载论文; 涵管论文; 基础论文; 厚度论文; 柔性论文; 《防护工程》2018年第17期论文;