钢波纹管涵设计说明

钢波纹管涵设计说明标准与规范1、交通部颁《公路工程技术标准》JTGB01-20032、交通部颁《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-20043、交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-20044、交通部颁《公路圬工桥涵设计规范》JTGD61-20055、交通部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-20076、交通部颁《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-20007、交通部颁《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89技术指标1、汽车荷载：公路-11级2、设计洪水频率：涵洞1/503、地震动峰值加速度：0.3~0.4g三、主要材料1、管身：采用Q235A热轧钢板制作，钢板屈服强度不应小于235MPa，抗拉强度不应小于375MPa。2、侧墙、侧墙基础、帽石：C30混凝土。3、八字墙基础：C25混凝土。4、翼墙墙身：C30小石子混凝土砌片石。5、洞口铺砌、截水墙：C30小石子混凝土砌片石。6、翼墙抹面：C30小石子混凝土。7、片石强度：石材强度等级不小于MU30。四、设计要点1、结构分析：（1）本图假定波纹管和土体均为弹性体。（2）不考虑涵洞顶土柱和周围填土间的摩擦力，采用角度分布法计算，半无限弹性体理论核算。（3）土重：按土柱重理论计算，内摩擦角φ=30°，土容量18KN/m3。2、构造处理：（1）波纹为圆形整体管，采用整管节拼装、法兰螺栓连接。（2）钢制波纹板涵管加工后须采用热镀锌等防腐处理。采用镀锌钢板加工的，在加工后必须进行二次处理。（3）整体管连接法兰采用角钢、钢板制作，波纹板焊接采用对焊接头。紧固件采用国标中的标准紧固件，其强度和规格应满足力学要求，且不低于管材强度要求。垫片与紧固件相配。螺栓与螺母均采用热浸镀锌处理。（4）管壁及配套附件均经过热浸镀锌处理，其镀锌层的平均厚度大于84um。涵管运至施工现场后，工地现场涂刷两边沥青。（5）密封材料采用耐久性能较好的橡胶密封圈或方形石棉盘根密封条。五、钢制波纹板涵洞安装操作规范1、施工前准备（1）备齐安装工具、起吊设备、套筒扳手、定制呆板、定扭电动扳手、定扭扳手。（2）备足脚手、跳板。（3）施工现场有电源。2、安装操作方法（1）安装前工作：检查钢制波纹板涵洞底部平整度、水平、标高；核对土建基准，确定涵管的位置、中心轴线、中点。（2）涵管拼装全部完成，用定扭电动扳手，按预紧力扭矩340N.m±70N.m紧固所有螺栓，依次序，不得遗漏，紧固后底螺栓用红漆标示。所有螺栓应在回填之前拧紧，保证波纹的重叠部分紧密的嵌套在一起。（3）为了保证达到螺栓扭矩的要求值，在回填之前随机抽取结构上纵向接缝上2%的螺栓，用定扭扳手，定预紧力扭矩340N.m±70N.m，进行抽检试验。如果有任一实验值超出了给定的扭矩范围，则应抽检所有螺栓的5%。如果上述实验90%以上满足要求，则认为安装是合格的；否则应重新复核，以确定得到的扭矩值是否满足要求。（4）钢制波纹板涵管外圈搭接处用预紧力扭矩符合要求后，可用环氧树脂砂浆封填，以防波纹板连接处渗水。3.注意事项（1）设拼装指挥员一名，负责指挥起吊及施工人员现场操作。（2）固定脚手架必须牢固、平稳。公路钢波纹管涵洞的选用必须遵循适用、安全、经济在满足功能需求基础上充分发挥钢波纹管结构的力学性能优势。公路钢波纹管涵洞设计时应坚持因地制宜、充分发挥其优势的原则。设计中除应充分考虑工程项目的基本特征，包括公路等级、重要性程度、地形地貌、不良地质状况、路基修筑等方面之外还应考虑下列因素：施工条件和便利性；养护条件；二次防腐。1．下列地区宜优先考虑钢波纹管涵洞：（1）不良岩土地基的桥涵，包括多年冻土、膨胀土、软土、湿陷性黄土等；（2）人力资源缺乏或高危险、高原缺氧地区等工程；（3）砂石资源缺乏地区，水泥、钢材等运距较远的边远地区。2．钢波纹管涵的主要优点：（1）适应地基变形能力强，对地基承载能力、平整度要求较低，工程实际造价比同类跨径的桥、涵洞低。（2）施工工期短，主要为拼装施工。采用标准化设计、生产，设计简单，生产周期短。生产不受环境影响，可进行集中工厂化生产，有利于降低成本，控制质量。（3）现场安装不需使用大型设备，安装方便。对人力资源缺乏或高危险、高原缺氧地区等工程较为适用。（4）减少了水凝、块石或碎石、砂等的用量，对砂石资源缺乏地区或水泥、钢材等运距较远的边远地区较为适用；环保意义深远。（5）有利于改善多年冻土、软土、膨胀土、湿陷性黄土等特殊地基结构物处的不均匀沉降问题，提高了公路服务性能，减少了工后养护成本。（6）解决北方严寒地区及冻土地区对桥梁和涵洞混凝土结构的破坏问题（冻胀与融沉）。（7）有利于改善软土地基结构物与路堤交界处的“错台”现象，提高行车的舒适度与安全性，减少工后营运、养护成本。（8）波纹管刚性大强度高，结构受力情况合理，荷载分布均匀，并有一定的抗变形能力。在结构上具有横向补偿位移的特性。（9）钢波纹管涵洞管壁采用了波纹的形式，一方面增大了涵洞与大气接触的表面积，波纹形状增大了管内测表面的摩擦系数，使大气层流变紊流增强两人管的换热性能；另一方面波纹管具有较明显的横向补偿位移的作用，同时随着直径的减小横向补偿位移的作用越强。故钢波纹管涵洞对地基扰动小、不渗水、工期短，有利于保持多年冻土的水热平衡。钢波纹管涵与钢筋混凝土圆管涵相比，具有以下优点：经过了防腐处理耐久性高；其良好的导热性对冻土区的路基扰动小，路基稳定；其良好的整体性、可塑性对地质条件复杂路段抗变形能力强；钢波纹管涵采用工厂化生产，生产不受环境影响并有利于控制质量；易维护，只需做好内壁的防护保养即可；拼装施工，工期短、重量轻、安装方便，在高海拔地区减少大量人工，并可在冬季施工；在高喊冻土地区，软土路基地带，具有明显的经济效益。（三）钢波纹管涵洞施工要点：1.钢板波纹管及配套附件均加工后需采用热镀锌防腐处理，镀锌量要求大于600g/㎡,平均厚度不小于84um。采用镀锌钢板加工的，在加工后必须进行二次处理。管壁厚度比正常使用情况下管壁厚度增加0.5mm。2.钢波纹管涵现场安装前内壁涂抹热沥青2道，毎道厚2mm，涵底纵坡＞3%时，内壁涂抹2cm厚聚合物（环氧树脂）类水泥砂浆，范围为下半个涵管。3.密封材料采用方形耐久性能较好的橡胶密封圈或方形石棉盘根密封条。4．整体管连接采用角钢、钢板制作，波纹板焊接采用对焊接头。整体管与分片拼装管的紧固件采用国标中的标准紧固件，其强度和规格应满足力学要求，且不低于管材强度要求。垫片与紧固件相配。螺栓与螺母均采用热浸镀锌处理。5．各管节间连接强度必须满足施工中路基填土及压实机械（15T震动压路机）作业荷载压力的要求，不得有变形、错位现象；6．施工中当涵洞填土高度不足0.5m时严禁采用振动式碾压设备对涵顶上和涵洞范围内的填土进行碾压，波纹管填土小于50cm时，不得使用大于6T的压路机碾压，也不许施工机械通行。7.小孔径波纹管为圆形整体管，采用整管节拼装、法兰螺栓连接；大孔径波纹管为分片拼装。为方便运输与施工，在满足波纹管涵受力性能及规范使用要求的前提下，波纹管也可使用两片半圆式拼装施工。8.焊接表面不应有气孔、裂纹、夹渣及飞溅物等缺陷。9.为保证在多年冻土地区钢波纹管涵洞在较大冻胀量下的变形和应力要求，采用最小壁厚为3mm的钢波纹管涵。当钢波纹管涵洞换填厚度越大、壁厚越厚时，冻胀量对结构的影响越小。10.当波纹管管径小于等于1.0米时，其波距为125mm波高为25mm；当波纹管管径大于1.0m时，其波距为200mm,波高位55mm。11.埋设于一般土质地基上的波纹管，经过一段时间后，常会产生一定的下沉，而且往往是管道中部大于两端。因此考虑到水流的要求和结构的整体性，铺设于路堤下的波纹管的管身、基础应设置的纵向预拱，预拱度为管长的0.6%，以确保管道中部不出现凹陷或滑坡。12.波纹管涵基础深度视管径及地质条件而定。结构基础必须有足够强度、稳定性和均匀性，波纹管涵基础一般采用砂砾，厚度为管径的0.5～0.55倍，最小厚度不小于0.6米；最爱厚度不大于1.5米，砂砾最大粒径不超过50mm，粉粘粒含量不超过3%，压实度不小于93%；为防止切向冻胀，管两侧填料与基底材料相同。当地下水位较浅时，换填分两层：下层为片块石，上层为天然砂砾。13.沟渠开挖应按设计要求进行，当基底土为淤泥等不良土层时，应予换填处理。14.应避免超挖。如超挖，应将松动部分清除，其处理方案应报监理，设计单位批准。15.挖至标高的土质基坑不得长期暴漏，扰动或浸泡，并应及时检查基坑尺寸，高程，基底承载力，符合要求后应立即进行基础施工。16.回填（1）回填料回填料应符合表中给出的级配要求回填材料的级配要求筛网孔径（mm）筛过的质量百分比751009.550—1002.3630—1000.615—500.0750—25回填料应倾倒在结构两侧1倍直径以外，回填料应符合设计要求。（2）压实1）结构近处用机械夯实，管底下方楔形部粗砂用“水密法”振荡器振实。2）涵管两侧回填应对称施工，分层回填，每层厚度为20cm，压实度不小于93%。3）涵管上方当回填厚度小于50cm时采用手扶振动压路机压实或采用小于6T的静碾压路机压实，压实度不小于93%。当涵管顶填土大于50cm后，方可采用大于6T压路机施工，每层厚度20cm,压实度大于等于93%。（3）结构形状监测在完成回填之后，最终的结构形状与组装时的形状最大不超过±2%，除非实际形状与设计性状的误差在±2%以内。（4）施工前准备1）备齐安装工具、起吊设备、套筒扳手、定制呆板、定扭电动扳手、定扭扳手等。2）备齐涵管安装所需配件：螺丝及橡胶石棉垫。3）检测波纹管各管节长度、直径是否与该处涵洞相符合。4）设涵管安装指挥员一名，负责指挥起吊及施工人员现场操作。（5）安装操作方法1）管涵拼装全部完成，用定扭电动扳手，按预紧力扭矩紧固所有螺栓，依次序，不得遗漏，紧固后底螺栓用红漆标示。所有螺栓（包括纵向和环向接缝）应在回填之前拧紧，保证波纹的重叠部分紧密的嵌套在一起。2）为了保证达到螺栓扭