公路波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞設(shè)計(jì)要點(diǎn)問與答

波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在公路工程中廣泛應(yīng)用，特別在南方地區(qū)，有取代傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)涵洞的發(fā)展趨勢(shì)，而較多的設(shè)計(jì)工程師對(duì)波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞認(rèn)識(shí)不足，小編梳理總結(jié)了公路波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞設(shè)計(jì)控制要點(diǎn)，以供參考。

1問：公路波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞設(shè)計(jì)流程是怎樣的？

見圖1。

圖1 公路波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞設(shè)計(jì)流程圖

2問：公路波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞的斷面形式有哪些?

波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞橫斷面形式分為閉合斷面、開口斷面。閉合斷面形式有圓形、橢圓形、管拱形、梨形等；開口斷面形式有圓弧拱，箱形拱。如圖2所示。

圖2-2 開口橫斷面

3問：開口橫斷面形式的波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞與混凝土基礎(chǔ)怎么連接？

波紋鋼結(jié)構(gòu)拱腳處與混凝土基礎(chǔ)或圬工基礎(chǔ)采用預(yù)埋型鋼通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接，如圖3所示。

圖3 波紋鋼結(jié)構(gòu)拱體與砼基礎(chǔ)的連接

4問：波紋鋼結(jié)構(gòu)可以組裝拼裝成多種斷面形式，工程需要的跨徑、矢高或者管拱形的頂部、邊部、底部半徑，如何得到？

請(qǐng)自行翻閱《冷彎波紋鋼管》（GB/T 34567-2017），可依據(jù)國(guó)標(biāo)提供的相關(guān)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)選用。

5問：波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞有三種孔徑，設(shè)計(jì)的時(shí)候怎么取用？

因?yàn)椴y鋼具有波紋輪廓線，在鋼管的徑向有三個(gè)尺寸，分別是內(nèi)徑（波紋管波谷）、外徑（波紋管波峰）、中徑（內(nèi)徑+半個(gè)波高），涵洞設(shè)計(jì)中的孔徑或跨徑指的是波形鋼管的內(nèi)徑；結(jié)構(gòu)計(jì)算一般采用有效跨徑、有效矢高，以中軸計(jì)算；如果用作橋涵隧道加固設(shè)計(jì)，切記要用外徑哦。

6問：最困擾我們?cè)O(shè)計(jì)人員的問題之一是涵頂填土高度、最小填土高度，兩者什么關(guān)系？

波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞頂部填土高度指從路表面至鋼管的波紋輪廓中軸的填土高度，包括路面面層。

波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞頂部最小填土高度是為保持波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)，涵頂必須保有的填土高度。對(duì)于水泥混凝路面是包括路面面層，也就是從路表面開始計(jì)算；瀝青混凝土路面是不包括路面面層，是從面層底部或從基層頂部開始計(jì)算。

設(shè)計(jì)過(guò)程中，涵頂最小填土高度是通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算或模擬分析確定，其與跨徑有很大關(guān)系。一般情況涵頂填土高度大于最小填土高度。具體見圖4所示。

圖4 涵頂填土高度（H）和涵頂最小填土高度（Hmin）

舉例：假設(shè)孔徑3m孔徑波紋管涵，其最小填土高度要達(dá)到0.6m，對(duì)于10cm瀝青面層的柔性路面，設(shè)計(jì)控制填土高度宜大于（0.6+0.1+0.5波高）m；對(duì)于剛性路面，其設(shè)計(jì)控制填土高度宜大于（0.6+0.5波高）m。

7問：工程實(shí)際沒有辦法保證波紋鋼橋涵的最小填土高度，該怎么辦？

不能確保涵頂最小填土高度，可采用混凝土、鋼材制成的加固厚平板或土木纖維加固材料等措施，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析并通過(guò)專家論證后確定減載方案。

8問：波紋鋼涵洞的結(jié)構(gòu)計(jì)算怎么做??？

簡(jiǎn)單的方法——可翻閱中交一公院主編的中交集團(tuán)企業(yè)規(guī)范《公路波紋鋼涵洞設(shè)計(jì)規(guī)范》（Q/CCC GL102-2017），里面除了提供了計(jì)算方法，還很暖心的給出了不同孔徑、不同填土高度，建議選用的波形以及最小填土高度和最大填土高度參考值，省了你很多力氣呦。

復(fù)雜的方法——學(xué)習(xí)后自行計(jì)算。國(guó)外參考AISI方法（美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)）、ASTM A 796方法（美國(guó)材料協(xié)會(huì)）、AASHTO方法（美國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范）、CHBDC方法（加拿大公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范）、韓國(guó)公團(tuán)設(shè)計(jì)方法等。國(guó)內(nèi)參考內(nèi)蒙地標(biāo)《公路波紋鋼管（板）橋涵設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（DB 15/T 654-2013）

懶惰的方法——主動(dòng)聯(lián)系我們呦。

9問：波紋鋼涵洞的波形參數(shù)截面特征值怎么獲得呀，據(jù)說(shuō)結(jié)構(gòu)計(jì)算非用這些參數(shù)不可啊？

波形不同，厚度不同，波紋鋼管（板）的截面特征值不同，結(jié)構(gòu)計(jì)算需要截面積A、慣性矩I、回轉(zhuǎn)半徑r、截面模量W等截面特征參數(shù)，自行查閱《冷彎波紋鋼管》（GB/T 34567-2017）附錄C。

10問：波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞洞身是否需要設(shè)置沉降縫？

當(dāng)然NO！波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞是柔性結(jié)構(gòu)，其管身波紋管節(jié)、管板通過(guò)法蘭、高強(qiáng)螺栓組拼在一起，搭接縫以及螺栓位置處要用防水耐候膠進(jìn)行密封處理。

11問：波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞洞口和洞身結(jié)合部除常規(guī)圬工結(jié)構(gòu)，是不是可以加工成波紋鋼結(jié)構(gòu)？

當(dāng)然YSE！

波紋鋼結(jié)構(gòu)包括削竹式、半削竹式、直管或直管延長(zhǎng)式、簸箕式等。洞口附近或周圍宜采用防護(hù)措施。還有波紋鋼結(jié)構(gòu)一字墻、八字墻呢。

12問：結(jié)構(gòu)回填區(qū)域設(shè)計(jì)要注意哪些？

一是回填范圍。可參考《公路涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D65-04-2007）第8.1.6條的相關(guān)規(guī)定。二是回填材料。一般采用礫類土、砂類土，也可采用砂礫、卵石與細(xì)粒土的混合料。

不同地區(qū)回填材料和范圍的設(shè)計(jì)應(yīng)有不同，南方多雨潮濕，回填材料細(xì)顆粒的含量不宜過(guò)多，以防流失，掏空回填區(qū)導(dǎo)致涵洞結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

13問：最后一個(gè)問題，我國(guó)有沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞的設(shè)計(jì)與施工？

目前沒有，不過(guò)中交一公院申請(qǐng)的《公路波紋鋼結(jié)構(gòu)涵洞設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》于2019年7月通過(guò)交通運(yùn)輸部立項(xiàng)申請(qǐng)，預(yù)計(jì)兩年后發(fā)布，一起期待吧。

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