金屬波紋涵管設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是板殼理論、材料力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)等。金屬波紋涵管設(shè)計(jì)的參數(shù)較多，由于金屬波紋涵管在系統(tǒng)中的用途不同，其設(shè)計(jì)計(jì)算的重點(diǎn)也不一樣。例如，金屬波紋涵管用于力平衡元件，要求波紋管在工作范圍內(nèi)其有效面積不變或變化很小，用于測量元件，要求金屬波紋涵管的彈性特性是線性的；用于真空開關(guān)管作真空密封件，要求波紋管的真空密封性、軸向位移量和疲勞壽命；用于閥門作密封件，要求波紋管應(yīng)具有一定的耐壓力、耐腐蝕、耐溫度、工作位移和疲勞壽命。
根據(jù)金屬波紋涵管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以把波紋管當(dāng)作圓環(huán)殼、扁錐殼或圓環(huán)板所組成。設(shè)計(jì)計(jì)算波紋管也就是設(shè)計(jì)計(jì)算圓外殼、扁錐殼或團(tuán)環(huán)板。
金屬波紋涵管設(shè)計(jì)計(jì)算的參數(shù)為剛度、應(yīng)力、有效面積、失穩(wěn)、允許位移、耐壓力和使用壽命。
金屬波紋涵管的剛度計(jì)算，波紋管的剛度按照載荷及位移性質(zhì)不同，分為軸向剛度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度等。目前在波紋管的應(yīng)用中，絕大多數(shù)的受力情況是軸向載荷，位移方式為線位移。
金屬波紋涵管是將薄金屬板板面壓成波紋后，卷制成管節(jié)，可以增加管節(jié)的剛度和對管軸壓力的抵抗強(qiáng)度；出廠前采用熱浸鍍鋅工藝和施工現(xiàn)場噴涂瀝青，雙層防腐處理保證了使用壽命；用此種管節(jié)修建的涵洞被稱為波紋金屬管涵。實(shí)踐證明，用金屬波紋涵管代替金屬筋混凝土進(jìn)行涵洞施工，無論從施工周期、施工造價(jià)、環(huán)保意義等方面都有其的優(yōu)越性，且用金屬波紋涵管進(jìn)行涵洞施工，可大大提高道路行車的舒適度與安全性，避免道路中涵洞的“錯(cuò)臺跳車”現(xiàn)形，有利于解決西北地區(qū)寒冷霜凍對砼管涵結(jié)構(gòu)的破壞問題。
公路鋼波紋管涵洞設(shè)計(jì)與施工技術(shù)
(4)有沖刷的涵洞進(jìn)出口應(yīng)依據(jù)需求設(shè)置相應(yīng)的調(diào)治構(gòu)筑物，同時(shí)洞口應(yīng)按地形條件作必要的處置，避免洞口受沖刷，影響涵洞的泄水才能。
(5)不同填土方式的請求。
美國公路橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)請求:反開槽回填的槽寬度不應(yīng)小于管直徑加400mm，也不應(yīng)小于管直徑的15倍加300mm，以保證提供足夠的空間裝置和回填壓實(shí);路堤法的小寬度應(yīng)滿足保證對構(gòu)造的側(cè)向約束。
(6)波紋管涵洞廢品允許偏向。
對公路涵洞來說，涵洞的不平均沉降是其毀壞的主要方式之一。從資料與構(gòu)造和功用的實(shí)質(zhì)關(guān)系上剖析，采用柔性、高強(qiáng)度的鋼波紋管涵洞，不只具有順應(yīng)地基與根底變形的才能，能夠處理斟地基根底不平均沉降招致的涵洞毀壞問題，而且鋼波紋管涵洞由于軸向波紋的存在使其具有的受力特征，軸向和徑向同時(shí)散布因荷載惹起的應(yīng)力應(yīng)變，能夠更大水平上分散荷載的效應(yīng)，更好地發(fā)揮鋼構(gòu)造的優(yōu)勢。
特別在多年凍土、軟土、收縮土、濕陷性黃土等不良工程巖土地域，應(yīng)用鋼波紋管構(gòu)造建筑涵洞更具有優(yōu)勢，也更具有寬廣的應(yīng)用前景。與路基工程迥然不同，多年凍土地域涵洞下凍土頂板(上限)呈拱形，對應(yīng)路基中心處頂板(上限)比兩側(cè)(如路肩)高，選樣招致涵洞工程存在不平均的變形趨向，運(yùn)用波紋管涵洞后經(jīng)過波紋的伸展能夠順應(yīng)地基的不平均變形。
鋼制波紋管涵是采用波紋狀管或由波紋狀板通過連接、拼裝形成的一種涵洞形式。波紋管由鋼、鋁或塑料等材料制成。用以替代圓管涵、蓋板涵、拱涵和小橋的公路建材。對公路涵洞來說,涵洞的不均勻沉降是其破壞的主要型式之一。鋼波紋涵管有圓形、橢圓形、半圓形等，進(jìn)出口也可按照邊坡比例做成斜口，加工波紋管管徑范圍Φ0.5m～Φ8m，管壁厚度為3mm～7mm，能夠滿足填土0.5m～40m厚的需要。鋼波紋管涵具有工期短、重量輕、安裝方便、耐久性好、工程造價(jià)低、抗變形能力強(qiáng)、減少通車后養(yǎng)護(hù)成本等特點(diǎn)，從材料與結(jié)構(gòu)和功能的本質(zhì)關(guān)系上分析,采用柔性、高強(qiáng)度的鋼波紋管涵洞,不僅具有適應(yīng)地基與基礎(chǔ)變形的能力,可以解決因地基基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致的涵洞破壞問題,而且鋼波紋管涵洞由于軸向波紋的存在使其具有優(yōu)良的受力特征,軸向和徑向同時(shí)分布因荷載引起的應(yīng)力應(yīng)變,可以更大程度上分散荷載的應(yīng)力集中,更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。
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