钢波纹管涵洞受力与变形特性现场试验分析
高填方大跨双孔钢波纹管涵测试与分析
高填方大跨双孔钢波纹管涵测试与分析张阳;宫俊飞;穆程;彭海涛【摘要】为了解双孔钢波纹管涵应用于高填方路基时径向土压力及变形特性,结合依托工程,通过现场试验,并精细化有限元建模方法对其进行分析.结果表明,双孔2-φ5.5 m钢波纹管涵,变形与径向土压力随着填土高度的增加而增大,填土高度达到管顶24 m尚未出现明显土拱效应;径向土压力沿管周分布呈椭圆形,采用双孔管涵,结构受力与单管涵基本相同,最大径向土压力出现位置不同,位于管斜下方45°位置;有限元分析与试验结果相吻合,表明有限元分析模型精度满足工程要求.最后,将公路桥涵规范中土压力计算结果与有限元、测试结果进行对比,规范计算得到的最大土压力偏大,最小土压力偏小.%To explore the distribution of the radial earth pressure and deformation characteristics of two parallel corrugated steel pipe culverts under high backfills,a finite element(FE)analysis as well as a field test on this structure in engineering structure have been performed.The results show that the deformation and radial earth pressure of these two parallel corrugated steel pipes(2-φ5.5 m)increase with the increase of the depth of cover,and the soil arching effect is not obvious even when the depth of soil-cover reaches to 20 m;the distribution of radial earth pressure around the pipes shows an elliptical shape.It is also found that the static response of the two parallel pipes under high backfills is basically the same as that of the single pipe,except that the maximum radial earth pressure occurs in different positions.For the two pipes,it is located either southwest or southeast of the pipe cross sections.A good match is observed between the results of the FE analysis and the fieldtest,which indicates that the FE model can satisfy the precision requirement of the design.In addition,different results derived from Genral Code for Design of Highway Bridge and Culvert,FE analysis and the field test data are also compared.It shows that,the magnitude of the maximum radial earth pressure from Code is the largest,while that of the minimum radial earth pressure from Code remains the smallest.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2017(042)003【总页数】7页(P31-36,76)【关键词】钢波纹管涵;力学性能;有限元分析;试验测试【作者】张阳;宫俊飞;穆程;彭海涛【作者单位】湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室,湖南长沙 410082;湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室,湖南长沙 410082;湖南省交通规划勘察设计研究院,湖南长沙 410008;湖南省交通规划勘察设计研究院,湖南长沙410008【正文语种】中文【中图分类】U449.83+1目前国内公路建设中，钢筋混凝土涵洞由于地基不均匀沉降易产生横向开裂与斜向开裂，导致涵洞破坏[1]。
双排孔波纹钢管涵受力性能数值模拟分析
双排孔波纹钢管涵受力性能数值模拟分析首先，需要建立双排孔波纹钢管涵的有限元模型。
在建立模型时，考
虑到波纹钢管涵的几何形状和材料特性，可以采用弹性材料模型，将结构
划分为有限数量的单元，通过单元之间的连接关系来描述整个结构的受力
行为。
其次，需要确定模拟分析的边界条件。
在模拟分析中，需要考虑外部
荷载的作用，例如车辆荷载、水压力等，同时还要考虑结构的支座条件以
及土体的约束情况，这些都会对结构的受力状态产生影响。
然后，进行受力性能的数值模拟分析。
在模拟分析中，可以通过施加
不同的荷载，来模拟结构在不同工况下的受力情况，包括应变分布、应力
分布等。
通过分析这些数据，可以得出结构的应力状态、变形情况以及关
键部位的受力状况，从而评估结构的安全性和承载能力。
此外，还可以进行一些参数敏感性分析。
通过改变不同参数，如波纹
钢管涵的几何形状、材料性能等，来研究这些参数对结构受力性能的影响
程度，从而为结构设计提供参考依据。
综上所述，通过双排孔波纹钢管涵的受力性能数值模拟分析，可以全
面了解结构在不同工况下的受力状况，为结构设计提供重要的依据和参考，确保结构的安全性和稳定性。
圆管形波纹钢结构涵洞变形指标分析
第30卷第6期2022年12月V ol.30 No.6Dec.2022安徽建筑大学学报Journal of Anhui Jianzhu UniversityDOI：10.11921/j.issn.2095-8382.20220603圆管形波纹钢结构涵洞变形指标分析李 涵1，黄志福2，刘百来3，王志宏4，吴 清1（1. 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 西安中交土木科技有限公司，陕西 西安 710075；2. 安徽省交通控股集团有限公司，安徽 合肥 230088；3. 西安工业大学 建筑工程学院，陕西 西安 710075；4. 衡水益通管业股份有限公司，河北 衡水 053400）摘 要：鉴于波纹钢的柔性特点，该结构涵洞实施中应实时检测调整波纹结构断面变形，然而国内外各标准规范对波纹钢结构断面变形指标的技术要求不尽相同。
为获取波纹钢变形控制研究方法、合理给定指标，采用ABAQUS有限元软件，通过控制波形与管径、覆土厚度等变量进行受力变形数值仿真分析。
得出结论如下：相同波形相同孔径，壁厚增加，抗变形能力增强；相同波形相同壁厚，管径增大，抗变形能力减弱；区别于现有的模拟数据趋势，当水平变形和竖向变形与椭圆度的单调线性趋势改变时，呈现椭圆度增大、竖向椭圆态增加、最大等效应力不减反增的规律，同时，相当安全系数的范围缩小；当安装误差控制在（±1%D）以内，在荷载作用下，回填后波纹钢管体更趋近圆形，有利于荷载均布，形成土拱效应。
关键词：涵洞；波纹钢结构；变形指标；质量检验评定中图分类号：U449.83 文献标识码：A 文章编号：2095-8382（2022）06-014-07 Deformation Index Analysis of Culvert with Circular Tubular Corrugated Steel StructureLI Han1，HUANG Zhifu2，LIU Bailai3，WANG Zhihong4，WU Qing1（1. Xi’an CCCC Civil Engineering Technology Co.Ltd，CCCC First Highway Consultants Co.Ltd，Xi’an 710075，China；2. Anhui Transportation Holding Group Co.Ltd，Hefei 230088，China；3.Technological University College of Architectural Engineering，Xi’an Technological University，Xi’an 710075，China；4. Hengshui Yitong Pipe Industry Co. Ltd，Hengshui 053400，China）Abstract：In view of the flexibility of corrugated steel，it is necessary to detect and handle the deformation of corrugated steel section in real time during the culvert implementation. However，the technical requirements for the deformation indexes of corrugated steel section are different in various countries. To study the deformation control methods of corrugated steel and set up reasonable indexes，the ABAQUS finite element software is used，conducting numerical simulation analysis of stress deformation by controlling variables waveform，pipe diameter，soil thickness，etc. The conclusions are as follows：with the same waveform and aperture，the wall thickness increases and the anti-deformation ability increases；with the same waveform and wall thickness，the pipe diameter increases and the anti-deformation ability decreases. When the horizontal and vertical deformation and the monotonic linear trend of the ellipticity change，the ellipticity and the vertical ellipticity increases，while the maximum equivalent stress increases instead of decreasing，which is different from existing simulation data，and the range of comprehensive safety factor is narrowed. When the installation error is controlled within ±1%D，the corrugated steel pipe tends to be more circular under load after backfilling，which is conducive to the load equalization and the formation of soil arch effect.收稿日期：2021-09-06基金项目：中国工程建设标准化协会标准制订修订项目（T/CECS G:F57-01-2022）作者简介：李涵（1981-），女，高级工程师，硕士。
季冻区公路波纹钢管涵洞受力特性分析
涵洞 所承 受 的竖 向土压 力 大小 除 了与埋 深和覆 土 的特性 有关 外 ， 还与 管道 敷设 的基 床形 式 、 管道 与
土层 相对 刚度 等 因素密 切 相关 。 由于 目前 公 路涵 洞 绝大 部分 为钢 筋混凝 土 刚性 涵洞 ，所 以柔 性 管道所
Ｉ ｍｘ ｈ ｝ ａｆ 纵 ｈ ＝
众所 周 知 ， 结构 具有 良好 的延性 ， 拉 、 压 、 钢 抗 抗 抗剪 强 度较 高 ， 件 结 构断 面 小 、 构 自重 轻 ， 工 灵 活且 速 施 度 快等 特点 。波 纹钢 管涵 是将 薄钢 板 板面压 成 波纹
其 中 ： 土 的重力 密度 （ Ｎ ｍ ） 一 ｋ ／ ；
，
式 中 ：一 波 纹管 顶 的均 布压 力 ； ｐ
Ｇ
一
．．
横 向第 ｉ 纵向第 ｊ 个车轮重量；
承受 的竖 向土 压 力还没 有成 熟 的计算 公式 。无 论是
ｍ 车辆行 进方 向车轮数 目； 一 ｎ 垂 直于 车辆 行进 方 向 的车轮数 目； 一
《 公路桥涵设计通用规范） ＪＧ Ｄ ０ ２０ ） （Ｔ ６ — ０４ 还是《 公
由于公 路一 Ｉ 和公路 一 Ⅱ级 汽车 荷载 具有 相 同的 级 车辆荷 载 标准 值 ，因此 本 次计算 对 各等 级公 路涵 洞
计 算具 有 通用性 。
涵 洞 承受 的 荷 载 主要 包 括 土 压 力与 行 车 荷 载 ，
由于波纹 钢管 涵 的刚度 与 现今 我 国公路 工程 中的钢 筋混 凝土 涵有 明显 区别 ，不 能 直接套 用 钢筋 混凝 土
土高度 和孔 径下 ， 波纹 钢 管 的应力 和变 形特 性 ， 为季 冻 区波 纹钢 管涵 洞 的设 计 及施 工提 供 理论依 据 。
钢波纹管涵洞质量检验与施工控制要点
钢波纹管涵洞质量检验与施工控制要点[摘要]通过繁大高速公路钢波纹管涵洞施工实践，阐述了钢波纹管涵洞的质量检验与施工控制要点。
【关键字】钢波纹管涵洞；质量；控制要点一、概述钢波纹管涵洞主要指螺旋波纹钢圆管（HCSP）、环形波纹钢圆管（ACSP）和波纹钢板件（CSPS）拼装成的圆形或拱形结构。
柔性、高强度的钢波纹管涵洞，不仅具有优良的适应地基与基础变形的能力，可有效的解决因地基基础不均匀沉降导致的涵洞破坏问题；而且具有板片薄、重量轻，便于运输存放，施工工艺简单，现场安装方便，工期短，造价较低等特点。
二、繁大高速公路钢波纹管涵洞应用情况繁峙至大营高速公路是山西省高速公路网布局规划的“3纵11横11环”中第3横的重要组成部分，它向东可直抵京、津、冀地区，向西可达陕北神木、府谷等产煤区，建成后将成为连接我国东西部的物流、煤运大通道和出海大通道之一。
该路线全长59.8km，沿线地形起伏跌宕，V字型、U字型冲沟分布较多，有40多km处于湿陷性黄土地段，地质条件较差。
针对繁大高速公路的地质条件差、工期要求紧等特点，经综合比选，设计部门决定采用直径2.5m和3m的2种钢波纹管涵洞20道，共长2050m，最长涵长170.3m，最短的有58.1m，填土高度10～40m，其中直径2.5m的为环形波纹钢圆管（ACSP），直径3m的为波纹钢板件（CSPS）拼装钢波纹管。
三、进场质量检验管、件进场后首先抽检波纹钢板，按照JT/T 791-2010《公路涵洞通道用波纹钢管（板）》规定：波纹钢管（板）的屈服强度不小于235MPa，抗拉强度不小于375Mpa，同时，连接件、密封材料、沥青防水层须符合相关标准或设计要求；其次，进行外观质量、几何尺寸检查。
外观质量和几何尺寸检验频次为：波纹钢圆管为50管节/批；波纹钢板件100片/批；不足50管节、100片也为一批。
每批检测一节管节或一片钢板件，每组数据测定3个点，每批检测组数不少于3组。
青藏线波纹管涵洞现场试验及理论分析
本试验在施工过程中，共测试 ６ 组不同填土高
度时的应力与土压力数据 ，观察数据发现，随填土
高度的变化 ，各测区数据变化趋势基本相同，限于
篇幅 ，本文仅列 出部分测 区数据。 图 ４和 图 ５分别为 断面 １ —１ １，Ｖ测 区 第
图 ６ 断面 １ 不同测区应力 —１
（ 管顶和管底）应力随填土高度变化 的情况。其 中
ｍ）为背景 ，进行新型波纹管涵洞管壁应力的试 验研 究 施 工过程 中不 同填土高度下 ，波纹管不 同断面和部位应 力 的试验结果表 明 ：各测点波峰 、波谷的应力随着 填土高度 的增加迅 速增大 ，波 中点应力 的变化不 大 ；波纹管 涵洞 的控制截面是管顶 和管底 ；最大应力出现在 路肩下 的截面 ，达 １０ＭＰ 。该金属 波纹管在 施工过程 中安全 ７ ａ 系数 为 １ ６ ，在 规范允许范 围内。将实测土压力作用在裸管 上 ，进行 管壁应力理论 分析 和有限元计 算 ，其结果 ．８
电阻值 为 （ １． ±０ ２ １９５ ． ）Ｑ，灵敏 系数为 ２Ｏ × ．ｌ
（±３ ６ 。 １ ． ‰）
图 ５ 测 区 Ｖ波峰 、波 中点和波谷应力
土压力传感 器为丹东前 阳测试仪器厂生产 的 Ｘ Ｊ 型钢弦式土压力传感器 。 Ｙ一 ３
１２ 试 验结 果及 分析 ．
］ ２ １ 切 向应 力 ．．
Ⅲ
Ⅲ
Ｖ
图 ２ 应 变 测 区 布置 图
断面波纹管波峰、波谷及波中点的切 向应力和相应
收稿 日期 ：２ ０ —１２ ０ ５１—５
基金 项 目：铁道部科技研究开发计划项 目 （０ １ ０ ｌ ） ２０Ｇ Ｏ— Ｆ 作 者简介 ：徐群丽 （ ９ ２ ） 女 ，湖北天 门人 ，硕士研究 生 １８ － ，
钢波纹管涵受力特征有限元模拟研究
钢波纹管涵受力特征有限元模拟研究摘要：钢波纹管是以薄钢板为主体材料，通过液压成型等众多生产工艺进行加工制作成波纹状管型，将波纹管应用于涵洞工程，采用结构有限元计算理论以及有限元单元Birth&Death原理分析实际工程钢波纹管涵洞的受力特征。
关键词：钢波纹管涵洞；有限元；受力特征1.钢波纹管涵洞概述钢波纹管的生产是通过将薄钢板进行板面加工处理成波纹形状，依据不同的管圆半径要求，采用液压成型等诸多生产工艺制备波纹管板片以及管节，其中通常的钢板厚度为1.6mm至12mm，钢材的材质通常选为Q235A。
依据不同的加工方式，其波纹管类型可为圆环形波纹管、螺旋型波纹管和拼装板件。
依据不同的截面形式，其波纹管类型可分为椭圆形型、拱型、圆形和管拱型。
工厂标准化预制可大批量生产钢波纹管，其生产周期较短，小孔径钢波纹管直接成管，大孔径钢波纹管多数以拼装型进行生产，施工过程中可采用螺栓连接波纹板片用以拼装加固成型，施工作业效率可以得到大幅提升，相比于钢筋混凝土涵洞，节约了混凝土浇筑养护等工程所需时间，减缓冬季对涵洞施工作业的影响，同时其管体或者板件易于运输，不易损坏。
钢波纹管整体整体作为一个柔性结构体，其各向变形能力强，管壁波纹的存在使其管体具有优良的受力变形特点，通过波纹的伸展压缩，可克服工程上许多不良地质的影响，使得涵洞结构得到较好的安全保障。
2.有限元模型的构建与几何网格划分有限元在工程领域中已得到广泛应用及发展，其分析计算原理为将结构体离散为众多小单元结构体，通过节点的连续性建立函数，最终求解整个结构体系的场函数。
以鹤岗到大连高速公路大孔径钢波纹管涵洞作为实际工程参考依据对象，采用有限元建立几何模型，模型的建立方式为自上至下，通过线的建立、粘合、平移以及旋转等操作成面，再采用体建立方法成路基路面，最终通过切割、划分和删除等操作建立涵洞及土体结构，几何模型如图1所示。
模型参数依据波纹钢板产品说明书进行取值，其波长采用230mm，波高采用64mm，波数采用100个，回转半径为57mm，钢板厚度为5mm，管体内径为4m，管顶覆土厚度为1.6m，为浅埋式大孔径钢波纹管涵洞。
论述钢波纹管涵洞的几个试验
论述钢波纹管涵洞的几个试验1引言钢波纹管涵洞是采用波纹状管或由波纹状板通过连接、拼装而成的一种涵洞形式。
为了观测所设计的涵洞是否满足预期要求，对钢波纹管涵洞进行一系列的试验来检验其服务性能就变得很有必要，可以为以后钢波纹管涵洞的设计和施工提供一定的参考和依据。
2主要试验简介2.1土的密度試验根据波纹管修建位置的不同，需要对钢波纹管的所处位置的路基，基础进行密度试验。
土的密度一般采用“环刀法”，测定，用一个圆环刀放在削平的原状土样面上，徐徐削去环刀外围的土，边削边压。
使保持天然状态的土样压满环刀内，称得环刀内的土样质量，求得它与环刀容积的比值就是其密度。
2.2抗剪试验土是三相体，土的抗剪强度是指土体抵抗由于荷载作用产生的土颗粒间相互滑动而导致土体破坏的极限能力。
为了得到土体的粘聚力c和摩擦角φ常称为土的抗剪强度指标。
土的抗剪强度可以通过室内试验和现场试验测定。
室内试验主要测定土的抗剪强度指标。
常用的室内试验的方法有剪切试验，无侧限抗压试验和常规三轴压缩试验，现场试验为十字板试验。
2.3回弹模量试验回弹模量的测定采用逐级加卸载法。
在荷载小于0.1MPa时，每级增加0.02MPa，荷载大于0.1MPa时，每级增加0.04MPa。
每一级荷载经过多次循环加、卸，待回弹弯沉稳定后，再加下一级荷载。
当回弹弯沉超过1mm时，可停止加载。
可绘出路基的荷载-回弹弯沉关系曲线。
式中：为回弹模量（MPa）；为压板半径；为每一级荷载造成的压强；为每一级荷载引起的弯沉；为土的泊松比。
2.4挠度与沉降试验管顶标高的测量方法是：⑴先根据管子长度及拼接片数确定测量的间距，一般为片数的整数倍。
⑵通过转站用水准仪测出管子端口某一点的相对于管外固定点的高差。
再通过转站即可得到水准仪的仪器高。
⑶根据管子的管径用3米黑白尺或者5米伸缩尺将其底部放在波纹管涵洞的最高点，通过水准仪中丝读出读数。
根据第一步确定的间距，依次重复直到需要下一次转站为止。
低路堤荷载作用下钢波纹管涵切向应变现场测试
２ ０ １ ３ 年 ６ 月
公 路 工 程
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ３ ８．Ｎｏ ． ３
Ｊ ｕ ｎ． ， ２ ０ １ ３
低 路 场 测试
ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ０ ７ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
［ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］Ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｒ ｒ ｕ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｃ ｕ ｌ ｖ ｅ ｒ ｔ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ｉ ｎ
ｌ ｏ ｗ ｅ ｍｂａ ｎ ｋ ｍｅ ｎ ｔ ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｈ ａ ｖ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ａ ｎ ｇ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｒ ｒ ｕ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｃ ｕ ｌ ｖ ｅ ｒ ｔ ｗｈ ｅ ｎ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ａ ｃ ｔ ｏ ｎ ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｎ ｅ， ｄ ｒ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｎ ｅ， ｅ ｍｅ ｒ ｇ ｅ ｎ ｃ ｙ ｌ ａ ｎ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｙ， ｒ ｅ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｃ ｕ ｌ ｖ ｅ ｒ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｉ ｘ ｕ Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ａｎ ｈ ｕ ｉ ｐ ｅ ｒ ｉ ｏ ｄ． Ｔ ｈｅ ｓ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ａ ｎｇ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｗｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ａ ｃ ｔ ｏ ｎ ｄ ｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ａ ｎ ｅ ｓ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｒ ｅ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｉ ｎ ｄｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ
钢波纹管涵洞的特点及施工技术
采用钢波纹管涵解决传统涵洞难 以解决的问题。
三、案例分析
二、波纹管涵洞 的特点 （ 一 ） 波 纹 管 涵 洞 的发 展 早在１ ８ 世纪初 ，英 国的一 些大学就 开始 进行 了波纹 管 的研 究工作 。经过 了１ ０ ０ 年研 究 以后 ，美国也开始对波
以外 ，与 钢筋 混凝 土涵 洞相 比 ，钢 波 纹 管 涵 洞 的 施 工 周 期 会短 一个 月 。
随 着 我 国 科 学 技 术 不 断在 取 得 进 步 ，有 越 来 越 多 的
新材料和新工 艺应用于公路建设 ，而钢波纹管涵就是其 中
的一种 ，它的最大 的特点就是有 良好 的延伸性 、而且容 易
为 乐观 。
（ 二 ） 波纹管涵洞的特性 在具体 的施工 时 ，我们主 要是用４ ５ ０ ℃状 态下的热镀
锌板 以螺纹状 缠绕成型工艺制成 的管材 当作螺纹钢管涵材 质 。其研 究表明 ，公路 钢波纹管涵洞有这 一系列优点 ：
１ ． 对 地 基 强 度 要 求 低
钢波纹管 的最大特点就是有较强 的变形能 力，而且无 高路堤公路涵洞 的现状 在 我 国经 济 不 断取 得 成 绩 的 同 时 ，公 路 建 设 工 作 也 在
慢地进行 了公路钢波纹管涵洞 的研究与生产工作。在本世
纪初 ，我国第一道波纹管涵洞在西藏的青藏公路中加 以应 用 ，这解决 了冻土地区 因融沉和冻胀而导致涵洞破坏 的难
题。
１ ７ ０
》 工程技术
（ 二） 施工准备 １ ． 测量放样 （１）首先 ，就 要确保水 准基点复 测是合格 的 ，并在
金属波纹管的变形分析与模拟
金属波纹管的变形分析与模拟金属波纹管是一种在工业领域广泛应用的管道连接元件，其具有良好的弹性和变形特性。
在工程设计和使用过程中，深入了解金属波纹管的变形规律对于保证其工作性能和可靠性非常重要。
本文将对金属波纹管的变形特点进行分析，并通过模拟方法对其变形行为进行探究。
1. 金属波纹管的结构与变形特点金属波纹管一般由多层波纹叠加而成，具有以下结构特点：（1）由于波纹的存在，金属波纹管具有较好的柔性和延展性。
（2）波纹管的内外径不同，形成了截面的非均匀性。
（3）波纹设计的不同会导致波纹管的刚度和变形特性的差异。
2. 金属波纹管的变形机理金属波纹管的变形主要受到以下因素的影响：（1）内外压力差异：内外压力差越大，波纹管的膨胀和收缩变形就越明显。
（2）温度变化：金属波纹管的材质受温度影响较大，温度变化会引起波纹管的膨胀和收缩变形。
（3）波纹管的尺寸和材料：波纹管壁厚和材料的弹性模量均对波纹管的变形特性产生影响。
3. 金属波纹管的变形分析方法为了更好地理解和预测金属波纹管的变形行为，可以采用以下方法进行分析：（1）理论计算：通过建立金属波纹管的力学模型，应用力学知识进行计算和分析，以得到波纹管的变形结果。
（2）有限元模拟：利用有限元软件，将金属波纹管离散为有限数量的单元，在施加边界条件的情况下进行数值模拟，得到波纹管的变形情况。
（3）试验验证：通过实际试验，结合载荷测试和形变测量等手段，对金属波纹管的变形进行验证和分析。
4. 实例分析：金属波纹管的压力变形以金属波纹管在内外压力作用下的变形为例进行分析，假设波纹管材料为不锈钢，并在模拟软件中建立相应的模型。
通过设定不同的压力差，观察波纹管的变形情况，并记录相关数据进行分析比较。
5. 结论通过对金属波纹管的变形分析与模拟，可以得出以下结论：（1）金属波纹管的变形特点受到内外压力差、温度变化和波纹管的尺寸与材料等因素的影响。
（2）利用理论计算、有限元模拟和试验验证等方法，可以较为准确地预测金属波纹管的变形情况。
谈公路钢波纹管涵洞施工力学性能
谈公路钢波纹管涵洞施工力学性能【摘要】为分析公路钢波纹管涵洞在施工阶段的受力与变形特性，文章选取公路中通用的混凝土盖板涵洞和圬工拱涵洞，对比分析三类涵洞在施工阶段中涵洞及路面的力学性能。
建立三种涵洞的数值模型，分析各施工阶段的应力和变形值。
通过对数据处理分析得出:钢波纹管自身强度高，周围土体结构的变形主要有钢波纹管承担，钢波纹管的应力较大，但是由于钢波纹管自身结构的稳定性强，有效提高了路面平整度。
【关键词】公路工程;钢波纹管涵洞;数值模拟;施工过程;力学性能涵洞作为连接公路工程两侧水系、交通的建筑结构，在减小公路对于两侧环境的隔离方面起到重要的作用。
目前公路工程中，应用较多的涵洞材质为钢筋混凝土和圬工砌体［1］。
涵洞建设趋于标准化，其设计和施工工艺已日益成熟。
但是目前应用较多的混凝土和浆砌块石涵洞，主要有以下不足:对于基础要求较高以避免不均匀沉降、浆体凝固需要一定的时间导致过程施工周期长、混凝土和浆体结构易发生损伤导致交通不顺畅、寒冷地区和沿海地区结构冻涨腐蚀、以及运营时期的结构养护等。
钢波纹管涵的出现弥补了这些不足，波纹管作为柔性结构，有良好的变形协调性，整体性较强。
在承受周围土体作用时，自身的圆形截面形成一个稳定的封闭区间，有较强的抵抗变形的能力，且各部分结构构造不存在应力集中，避免局部结构损伤导致整体性能的丧失，因此在特殊地质条件下也能正常使用，具有较为广泛的应用前景［2－4］。
国内外大量学者已对钢波纹管的使用形式、受力特征、以及特殊地区的建设进行深入的研究［5］。
本文结合具体工程，通过对比钢波纹管涵洞与按照标准图设计的混凝土盖板涵洞、圬工拱涵的数值模拟，考虑施工阶段，对比分析三类涵洞施工过程中的受力特征，为公路工程中钢波纹管涵洞的应用提供借鉴。
1涵洞工程概况1．1钢波纹管涵洞钢波纹管尺寸为:波距200mm，波高55mm，波峰波谷半径53mm，厚度3mm，半径r=0．85m，钢波纹管材质为Q235型号钢。
钢波纹管涵技术浅析
５ 钢波纹 圆管涵特点及优势 经过 现场踏勘地 质地 形 ，采用钢 波纹圆管涵 优点在
于： ①波形钢板管涵 同时具有刚性和柔性 ， 结构受力合理 。
荷载 分布均 匀， 具有一定 的抗 变形能力。国 内行业推荐 性
标 准《 公路涵 洞设计 细则》 ４ ． ２ ． ７条 明确 规定 ， 钢波 纹管 涵 适 用于地 案 比较 表
施 工 方案 ｝ 推 荐 方 案 钢 波 纹 圆管 涵 工 队均 可 承 担 。 工 期 比较 方 案 一 钢 筋 砼 圆 管 涵 比较 方 案 二 改 线 方 案
对 混凝土桥涵破坏 问题 。 特别适用于长年冻土、 膨胀土、 软 土、 湿陷性黄 土等特殊地 区 ， 可避免地 基变形造成 的不均 匀沉降对 涵洞的破坏。 ⑦减少水泥、 沙子、 石子等常规建材 的使用 ， 环保 意义深远。⑧ 后期养护 工作 量小 ， 养护成 本 低。 ⑨有利于 改善软土地基结构物与路堤交界处的“ 错 台”
现象 ， 不仅 可以减 少工后 营运 、 养护成本 ， 还 能够有 效提高
行车的舒 适度 与安全性 。 ⑩拼装波纹管具有卓越的路用性
能， 不仅对地 基要 求低 ， 能有 效缩短 工 期 ， 还 具 有 施 工 简 单、 能快速安装的特点 ， 比普通涵管具有更 多的优 势 ， 在 公
路新改建工程 、 路基养 护工程 中将发挥积极 的作 用。⑩ 在 设计 中不仅要考虑工程 项 目的基本特征 ，如地 形地 貌、 重
２ ０ １ ２ 年ｌ ０月 ， 该桥 由于地基 沉陷 ， 产生拱脚 开裂 、 拱 圈横 缝 、 拱上 结构开 裂、 台身竖 向裂缝 、 翼 墙纵 向水 平开 裂、 拱脚渗水、 桥面局 部拱起、 塌 陷、 沉 降等病害。 西安公路 研究 院公路工程试验检测 中心根据《 公路桥 梁技术状况评 定标准》 （ Ｊ Ｔ Ｇ 厂 ｒ Ｈ ２ １ — ２ ０ １ １ ） ，该桥 总体 技术状况被评定 为 ５类 ， 属严重 危桥 。原桥 已拆 除， 并修建 了便道。根据西安 工程勘察研 究院 （ （ Ｓ ３ ０ ５上 马桥 重建工程地质 灾害 危 险性 评 估报告》 中： 本 次地质灾害危 险性综合 评估将评 估 区划 为地质 灾害危 险性大区及危 险性 小 区， 现状条件 下 ， 评估 地 质灾害危 险性小 区， 场地适宜建设 ； 危险性大区 ， 不适 宜 建设 ， 线路工程应避开该 区。原桥位为危险性大 区， 不适宜 工程建设。结合现场 实际情况 ， 根据业主提 出的 “ 安全、 适 用、 经济、 美观 、 环保 ” 的原则 ， 分别采用三个方案进行 比较 。 ４ 方案设计与 比选 ４ ． １方案设计 ①推荐 方案为钢波纹圆管涵 方案 。新 修５ ￣ ４ ｍ 钢波纹 圆管涵 ， 用灰 土将原 路基填 起来 ， 重新施 工路面。② 比较 方案一 为原位 新建钢 筋混凝 土圆管涵 方 案 。新修 ５ － ４ ｍ钢筋 混凝 土圆管涵 ， 用灰土 将原路基填 起 来， 重新施工路 面。 ③ 比较 方案二 为改线 方案。根据￣ ｓ ３ ｏ ５ 上马桥 重建工程地质灾害危 险性评估报告》 ，在原桥 下游 ３ ５ ０ ｍ 处安全区域设置 １ ￣ ２ ０ ｍ预应 力简支 箱梁桥 ， 两边 采 用引线与原路基 连接。 ４ ． ２方案比较 三个 方案对 比情况见表 １ 。
钢波纹管涵的构造及特性
钢波纹管涵的构造及特性1 构造形式钢波纹管涵一般具有管涵、拱涵及管拱涵三种基本形式，连接的形式多为栓接、铆接及套接，工程实际应用过程中一般以管涵的形式居多；当波纹管涵直径为3O～150 cm 时，多采用直径相同的两片半圆拼接而成，若直径大于150 cm 时多采用多片拼接而成，连接的形式常为栓接。
2 受力特性(1) 变形能力强钢波纹管涵是一种柔性结构，波纹管在结构上具有横向补偿位移的优良特性，可充分发挥钢材抗拉性能强、变形性能优越的特点，具有较大的抗变形和抗沉降能力，能够避免上部构造物破坏等问题，因而避免了桥台跳车现象，提高了行车的舒适度与安全性，解决了由于圬工涵洞的沉降与路基的沉降不一致的问题。
(2) 耐久性好钢波纹管涵一般采用工厂加工制作，出厂前涵管及配套附件均经过热浸镀锌处理，每一道制作工序都有严格的质量检测把关，运至施工现场后，在工地现场对其涂刷沥青，进一步加强对其外观的保护防腐，以增强其设计使用年限，后期运营过程中还可根据具体情况在管内壁增涂沥青涂层对其加强养护，相比传统圬工涵洞具有耐久性好、养护费用低、重建率低等优点。
(3) 施工简单、周期短采用钢波纹管施工工期短，土建与型材安装可分开实施，然后进行整体拼装。
钢波纹管涵相比钢筋混凝土涵，可节省工期近1 个多月，以长10 m 的构造物为例：整装式波纹管现场安装时间约为0．5 d ，回填时间约为1 d ；拼装式波纹管涵现场拼装时间约为d ，回填时间约为3 d ；若采用圬工构造物，修建时间一般为30 d 左右，且施工工序繁琐，耗费大量的物力、人力，当涵洞处于重要路段时，其施工时间长将直接影响到该段路的施工畅通，而采用钢波纹管可以保证提前1个月的通车需求，所产生的经济效益是无可比拟的，此外采用钢波纹管现场安装方便，一般采用螺栓连接，安装只需简单的安装工具，可以全部采用人工安装，不需使用大型设备。
(4) 生态破坏少、环保钢波纹管涵主体全部用钢材制成，只是构造物的洞口部分使用一些片石等建材，采用钢波纹管减少或根本舍弃了常规建材，如水泥、黄砂、石子、木材的使用，对周围施工环境的破坏少，利于环保。
偏压荷载对钢波纹管涵洞受力变形特性的影响
偏压荷载对钢波纹管涵洞受力变形特性的影响张树明;蒋关鲁;罗斌;高柏松【摘要】采用有限元软件构建三维实体模型,对偏压及对称荷载作用下钢波纹管涵洞的受力变形及管周土压力进行对比分析.结果表明:偏压荷载作用时,管顶两侧承受较大的环向应力,最大轴向压应力分布于左侧中部;von Mises应力的2个极大值分别出现在波谷环向位置右上部17°处和左下部45°处.通过变形分析,明确了偏压荷载作用时波纹管水平变形和竖直变形的最值及形态.管周土压力在偏压荷载作用下沿环向位置呈波动变化,左半部数值总体大于右半部,最大值位于管涵左下部62°处.%The mechanisms of force and deformation of corrugated steel pipe culvert and the earth pressure around the pipe under the action of unsymmetrical load and symmetrical load were compared by establishing the three-dimensional finite element model.The results showed that the area in the two sides near the top of the pipe bear the greater hoop stress under the action of unsymmetrical load,and the maximum axial compressive stress was located in the left side of the central.One of the maximal value of von Mises stress was located in the right upper site 17° in trough,the other was located in the left lower site 45° in trough.With the analysis of deformation,the maximum values and forms of corrugated steel pipe under the action of unsymmetrical load in horizontal and vertical deformation were definite.Under the action of unsymmetrical load,the earth pressure around the pipe changed fluctuated round the hoop,along with the value in the left side was greater than the right side and the maximum value was acquired in the left lower site 62°.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2017(057)008【总页数】6页(P18-23)【关键词】钢波纹管涵洞;有限元分析;偏压荷载;受力与变形特性;土压力【作者】张树明;蒋关鲁;罗斌;高柏松【作者单位】西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室, 四川成都 610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室, 四川成都610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室, 四川成都 610031;中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】U449.83+1钢波纹管涵洞在我国公路工程中虽然得到普遍应用，但铁路工程中尚未采用。
壁厚对波纹钢管涵受力与变形特征影响分析
壁厚对波纹钢管涵受力与变形特征影响分析
黄志福;杨语翔;何金武;韩飞飞;刘洋
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2024(50)7
【摘要】以桐岳高速六标波纹管人行通道为工程背景,采用有限元数值模拟的方法,分析不同壁厚(5 mm,6 mm,7 mm,8 mm,9 mm)条件下拱形波纹钢涵洞受力及变形的特征。
结果表明:壁厚的增加会整体降低管涵的应力;壁厚的增加对管涵侧面的应力变化控制效果要好于管涵顶部和底部区域;壁厚的增加可以减小波纹钢管涵的变形,当壁厚增加至一定的值时,减小的变形量较小;若仅考虑壁厚对结构的受力及变形这一影响因素,本工程中波纹钢管涵的较佳壁厚选择为7 mm。
【总页数】4页(P115-117)
【作者】黄志福;杨语翔;何金武;韩飞飞;刘洋
【作者单位】安徽省交通控股集团有限公司;安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU931
【相关文献】
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第 ４期
乌 延 玲 等 ： 波 纹 管 涵 洞 受 力 与 变形 特 性 现 场 试 验 分 析 钢
５５ １
值 为 １ ６ ｅ 波 峰测 点 ２和 测 点 ３的压 应 变 量 较 大 ， ０ ； 且 应力 值 出现 最 大值 ２ ａ 波 峰处 测点 应 力 大 于 ８ＭＰ ，
波 谷处 ． Ａ 断面 内侧 轴 向波峰 与波 谷处 应变 以压 应 Ａ—
作， 钢板 屈服 强度 不小 于 ２ ５ＭＰ ， 拉 强度 不小 于 ３ ５ＭＰ ． ３ ａ抗 ７ ａ 材料 防腐 采用 表 面热浸 镀锌 ， 镀锌 量 大于
６ ０ｇ ｍ ， ０ ／ 平均 厚度 不小 于 ６ ｍ． ３ｐ 连接 方式 采用 螺栓 法兰 轴 向连接 ， 场安 装前 内外 涂涮 两遍 沥青 ． 现
已基本 完善 ， 其也 存在 弊端 ： 础条件 要 求高 ， 工周 期 长 ， 工工 艺 控 制 不 当易 发 生开 裂 和 跳 车 ， 但 基 施 施 寒
冷 地 区冻胀 病 害严重 ， 期运 营及 养护 成本 高 等． 后 近年 来 ， 波纹 管 涵洞 由于 具 有结 构 简 单 、 输 方便 、 钢 运 施工 工艺 易 控制 且对 基础 承载 力要 求不 高 、 施工 工期 短 、 境 影 响范 围 小 等特 点 ， 环 已普 遍应 用 于 内蒙古
摘
要： 为搞 清公 路路基钢波 纹管涵洞在填 土荷载作用下 的受力与变形特 性 ， 合工程实 际， 结 通过现场 试验 ，
研 究 其 在 路 基 填筑 过 程 中的 工 作 性 能 ． 验 结 果 表 明 ： 波 纹 管 涵 洞 内侧 主 要 承 受 压 应 力 ， 侧 主要 承受 拉 应 试 钢 外 力 ； 大 填 土 高 度 时 ， 、 应 力 均 在 ３ ａ左 右 ； 面 内 、 侧 的 应 变 应 力 出 现 相 反 的 拉 压 变 化 规 律 ， 涵 最 拉 压 ０ＭＰ 断 外 且
顶 两 侧 ４ 。 置 为 受 力 薄 弱 点 ． 明 实 际 钢 波 纹 管 涵 洞 设 计 与 施 工 中应 给 予 关 注 ， 别 是 在 高 填 土 荷 载 作 用 ５位 说 特
下 ， 对 相应的部位进行加强或从施 工工艺上采取措施． 应 关 键 词 ： 基 工 程 ； 波 纹 管 涵 洞 ； 场试 验 ； 力 与 变形 特性 路 钢 现 受
个 应变 片 ， 别设 置 在 波 峰和 波 谷处 ， 处 按 “ 形 轴 向和环 向布设 ． 验 断 面 内侧 测 点位 置 及 编号 如 分 每 Ｔ外侧 管底 未布 设测 点 ） ．
收 稿 日期 ：Ｏ Ｏ １ ２ ２ ｌ一２２
修 改 稿 日期 ： Ｏ １０ 一 ７ ２ ｌ － ６ｏ
试 验 涵洞 桩号 Ｋ１ ３ ＋４ ３ ９ ７ 涵 底 纵坡 ５ ， ０７ ５ ． １ ， 内径 １ ０１ ， 度 ３ 涵 顶 设 计 路 基 填 土 高 度 ． １ 长 ＂ ３ ０ ｍ，
２ ６１． 纹参 数 为 ： 度 ３ ５ｍｍ， 距 １ ５ｍｍ， 高 ２ ． ２波 ＂ １ 厚 ． 波 ２ 波 ５ｍｍ． 料 参 数 ： 性模 量 Ｅ一２ １ ０ Ｐ ， 材 弹 ． ×１ ８ｋ ａ
中图 分 类 号 ： ４ ． ３ Ｕ４ ９ ８ 文 献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ；０ ６７ ３ （ ０ １０ —５ ３０ １ ０—９ ０ ２ １） ４０ １—４
公 路工 程建 设 中 ， 洞工 程 多采用 的形 式 为钢 筋混凝 土 涵洞 和圬 工砌 体涵 洞 ， 计 方法及 施 工技术 涵 设
基 金 项 目 ： 蒙 古 自治 区 赤 峰 市 交 通 建 设 科 技 基 金 资 助 项 目（ ０ ９ＫＹ０ ９ 内 ２０一 １） 作 者 简 介 ： 延 玲 （ ９ １）女 ， 乌 １ ７一 ， 内蒙 古 赤 峰人 ， 级 工 程 师 ， 士 研 究 生 ． 事 公 路 建 设 管 理 和 岩 土 工 程 问 题 的研 究 高 博 从
１ 试 验 方 案 及 测 试
１ １ 试 验 概 况 ．
试验 涵 洞为 内蒙 古 自治 区赤峰 市克 什克 腾旗 热水 镇 至 经棚 镇 一级 公 路 的钢 波 纹管 涵 洞 ， 洞基 础 涵
采用 ３ ｍ 厚 级配 良好 的砂 砾 ， ０ｃ 砂垫 层 的压 实度 不 小 于 ９ ． 波 纹 管 涵洞 采 用 Ｑ２ ５ 热 轧 钢板 制 ７ 钢 ３Ａ
第４ ３卷
第 ４期
Ｖ０ ． ３ ＮＯ ４ １４ ．
Ａ ｕｇ ２０１ ． １
２１ ０ １年 ８月
钢 波 纹 管 涵 洞 受 力 与 变形 特 性 现 场 试 验 分 析
乌 延 玲 ， 忠居 王彦 志 贾彦 武 熊 山铭 冯 ， ， ，
（． 安 大 学 公 路 学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ６ ；． 峰 市 公 路 管 理 处 ， １长 陕 １０ ４２ 赤 内蒙 古 赤 峰 ０ ４０ ） ２ ０ ０
泊松 比 一Ｏ ３ ．．
１ ２ 试 验 测 试 方 案 ．
１ ２ １ 试 验 断 面 选 取 及 测 点 布 设 ． ．
试 验 涵洞测 试 断面 Ａ—Ａ 断面设 置 在距 路基 中心 线 ８ ０ｍ 处 ， 图 １所示 ． 验断 面设 置 １ ． 如 试 ５个 测
试点 ， 涵洞 内侧 设置 ８ 点 ， 个 外侧 设置 ７ 点 （ 于现场 条件 ， 侧涵 底位 置未 布设 ） 每 个测 点共 粘贴 四 个 限 外 ；
自治 区各 等 级公 路 中． 国 内外对 该类 型涵 洞 的工程 适用 性 、 但 受填 土荷 载 以及行 车荷 载 作用 下受 力与 变 形特 性 系统性 研究 较 少． 过 现场试 验 ， 通 探讨 分析 钢 波纹 管涵 洞在 不 同填土 荷 载作用 下 的受力 与 变形 特 性， 为工 程使 用提 供科 学依 据 ．