半拱形大孔徑鋼波紋管涵受力變形數值分析

張勇發，高英志

(1.中交第一航務工程局有限公司，天津 300461; 2.中交第二勘察設計研究有限公司，湖北 武漢 430052)

0 引言

混凝土涵洞在我國交通工程基礎建設中應用較多，但在其建設過程及實際工程應用中發現，混凝土涵洞存在著施工周期長、成本高、對周邊管道擾動大等問題，易出現結構開裂、不均勻沉降以及后期維護困難。

鋼波紋管涵是通過連接、拼裝將波紋狀弧形板構造成管道狀金屬結構物。波紋狀弧形管片一般由碳鋼板經冷成型加工而成，由于其波紋的存在，使得波紋管具有較高的環向剛度和軸向柔性，力學性能優良，能對結構水平位移或豎向不均勻沉降進行補償。此外，鋼波紋管涵采用工廠化預制，便于運輸，具有施工成本低、周期短、安裝方便等優點，金屬材質，可回收，經濟性好，對環境影響小,相對傳統混凝土涵洞具有明顯優勢。在市政、交通、水利、災后重建等工程中具有廣泛的應用前景，因此，諸多學者尤為關注其受力變形性能。

1 研究現狀

自20世紀末，國內外眾多學者開展了針對鋼波紋管涵的研究，并制定了相應的設計施工規范。1929年加拿大在煤礦中首次應用波紋管進行工程施工；1931年澳大利亞首次將波紋應用于一座6 m的小型通道；1960年K.W.Reynold等研究了土壓力作用下鋼波紋管涵的截面變化與波紋管涵上土壓力分布情況的相關關系[1]。1978年，Duncan[2-3]為研究波紋管涵與回填土相互作用，建立了同時考慮彎曲和軸力的土-結相互作用法，并對回填過程和車輛荷載對工程的影響進行了模擬，給出了最小上覆土厚度確定的定量方法，計算結果較為準確，具有實際工程應用價值。……