钢波纹管涵设计说明(2015)

一、采用与参照的标准与规范

1、交通部部颁《公路工程技术标准》（JTG B01-2003） 2、交通部部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 3、交通部部颁《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）

4、交通部部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004） 5、交通部部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ D63-2007） 6、交通部部颁《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04-2007） 7、交通部部颁《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011） 8、交通部部颁《公路涵洞通道用波纹管（板）》（JT/T 791-2010）

9、交通部部颁《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004） 10、建设部部颁《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）

11、加拿大规范 Canadian Highway Bridge Design Code(CAN/CSA-S6-06) 12、美国规范《AASHTO LRFD Bridge Design Specifications,4th Edition》 二、主要技术指标

1、设计荷载：公路—Ι级（以车辆荷载控制设计） 2、涵洞孔径：1.5 ∽ 6.0m 2、涵洞斜度：0° ∽ 90° 3、管顶填土高度：0.6 ∽ 20m 4、地震动峰值加速度系数：0.05g 5、地基容许承载力：200KPa以上 6、填土容重：γ＝20KN/m3 7、设计基准期：100年 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、洞口墙墙身、八字墙墙身：C20混凝土 3、洞口墙基础、八字墙基础：C20混凝土 4、截水墙：C20混凝土

5、河床铺砌、洞口护坡：M7.5浆砌片石。 6、勾缝：M7.5砂浆。 7、缘石：C20混凝土

8、片石强度：石材强度等级不小于MU50。 四、设计要点

1、设计计算：

⑴ 本图假定波纹管和土体均为弹性体。

⑵ 荷载计算：涵上填土按土柱重理论计算，考虑涵洞起拱线以上的所有土体，内摩擦角φ＝30°，土容重20kN/m3。

⑶ 活载计算：按中国《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规范中的车辆荷载，考虑车道折减，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。

⑷ 对于埋置式波纹管的计算，如何考虑波纹钢板管与土体的共同作用是问题的关键。假定波纹管和土体在界面上没有滑移，它们之间的相互作用通过共同的节点位移实现。当波纹管的柔度达到一定的数值后，稳定问题成为起控制性的因素。因此采用几何非线性的分析方法，从而能够考虑第二类稳定问题，也就是根据当前坐标来建立平衡方程。有限元程序：可以采用如ANSYS等大型通用有限元程序进行计算。

⑸ 暗涵的公路－Ⅰ级和公路－Ⅱ级荷载计算基本相同，所以采用同一套规范。

⑹ 涵底纵坡：本通用图适用于涵底纵坡不大于5%的涵洞，涵底纵坡更大时，应进行水力计算，并考虑水流冲刷对洞身产生的下拉力可能引起的涵身管节位移与拉裂。

⑺ 图纸中管径D为波纹钢管内径，管顶填土高度H为波纹管顶的管壁中心线距填土顶的高度。 2、构造：

⑴ 小跨径波纹管为圆形整体管，采用整管节拼装、法兰螺栓连接；大跨径波纹管为分片拼装。 ⑵ 洞口形式分八字式与倾斜式。八字式洞口水流条件较好，造价亦较低，宜采用八字式；当采用倾斜式时，应保证路基边坡稳定。

⑶ 钢板波纹管加工后须采用热镀锌等防腐处理。

⑷ 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。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。

⑸钢波纹管的设计使用寿命为100年，（1）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84µm。（2）管壁厚度比正常使用情况下管壁厚度增加0.3-0.5mm。（3）涵管运至施工现场后，工地现场涂涮沥青防腐涂料。

⑹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。 ⑺基础构造：上层采用级配砂砾，下层采用级配良好的粗砂。 五、波纹钢板管涵安装操作规范

1、施工前准备

⑴ 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。 ⑵ 备足脚手、跳板。 ⑶ 施工现场有电源。 2、安装操作方法

⑴ 安装前工作：检查波纹钢板管涵底部平整度、水平、标高；核对土建基准，确定涵管的位置、中心轴线、中点。

⑵ 拼装底板：以中心轴线，中点为基准，第一张波纹板定位，以此为起点向两侧延伸，直至两端。圆周向搭接长度为50mm，第二张板叠在（搭接部分）第一张板上面，对正连接孔。螺栓的螺纹部涂上润滑剂，套上垫圈由内向外插入孔位，对面套上垫圈旋上螺母，用套筒扳手预紧螺母。

⑶ 拼装环形圈：由下向上顺次拼装。轴向搭接宽度为90mm，搭接部分上板复盖下板（见图一），圆周向连接采用阶梯形，即上面二块板的连接叠缝与下面二块板的叠缝错位，连接孔对正后，用涂上润滑剂的螺栓，套上垫圈（遇谷用凸垫，遇峰用凹垫，不得装反）由内向外插入孔位，用套筒扳手预紧螺母（见图二）。

图二

⑷ 圆周向拼装满三波纹板时，要测定一次截面形状，达到标准再继续拼装，达不到标准应及时调整。圆周向拼装到环形圈合拢时，测定截面形状，采用定位拉杆固定，调整预紧螺栓，拼装顶部第一块波纹板。

⑸ 管涵拼装全部完成，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（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地嵌套在一起。

⑹ 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340N.m±70N.m，进行抽检试验。如果有任一试验值超出了给定的扭矩范围，则应抽检纵向和环向接缝所有螺栓的5%。如果上述试验90%以上满足要求，则认为安装是合格的。否则应重新复核设计，以确定得到的扭矩值是否满足要求。

⑺ 波纹钢板管涵外圈搭接处用预紧力扭矩符合要求后，可用专用密封胶条或环氧树脂砂浆封填，以防纹板连接处渗水。

3、 注意事项

⑴ 设拼装指挥员一名，负责指挥起吊及施工人员现场操作。 ⑵ 搭脚手必须牢固、平稳。

⑶ 架设内脚手，注意直径两端距离，以防安装时通道变形。 六、波纹钢板管涵路基施工技术要求

1、挖基

⑴ 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。 ⑵ 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。 ⑶ 挖至标高的土质基坑不得长期暴露，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。

2、基础砂垫层

⑴ 结构基础必须有足够强度、稳定性和均匀性，但不必比在结构周围承受回填材料的原状土体更强。基础一般可采用30～80cm厚的砂砾。应采用级配良好的粗砂在基础表面设置一层厚10cm的均匀垫层，其最大粒径为12mm。

⑵ 对预计地基有一定沉降的情况，考虑到水流的要求和结构的整体性，应该设置基础的纵向预拱。基础在涵管纵向预拱度一般为0.5-1％。

⑶ 基础砂垫层的压实度不应小于96％。 3、回填 ⑴ 回填料

回填材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 75 100 9.5 50-100 2.36 30-100 0.6 15-50 0.075 0-25 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。

⑵ 回填布料

结构两侧回填应对称施工，分层回填，每层厚度为20cm。 a. 对于有端部挡墙的情况，从两端向结构的中心进行回填； b. 对于没有端部挡墙的情况，从结构的中心向两端进行回填； ⑶ 压实

a.结构近处用机械夯实，管底下方楔形部粗砂用“水密法”震荡器振实或用C15混凝土浇筑。b.涵洞两侧回填应采用振动压路机压实，压实度不小于96％。

c.涵管上方当回填厚度小于50 cm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96％。当涵管顶填土大于50cm后，方可采用YZ12压路机施工，每层厚度20cm，压实度大于等于96％。

⑷ 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形状的误差在±2%以内。

4、圆形钢波纹管涵特别适用于： ⑴ 不良岩土地基；

⑵ 人力资源缺乏或高原缺氧地区；

⑶ 砂、石材料欠缺或水泥、钢材运距较远的地区； ⑷ 应急抢险、救灾等需快速完成涵洞施工时； 七、工程质量检验评定标准

1、一般规定

⑴ 钢质波纹板在出厂前应严格按钢质波纹板加工验收标准进行验收，并进行必要的预拼装。 ⑵ 钢质波纹板通道现场拼装，必须严格按设计以及钢质波纹板通道施工安装规范的要求施工。钢质波纹板通道现场施工中土建部分收标准可参照交通部JTGF80/1-2004中有关标准，如钢质波纹板通道两侧出口处的护坡可采用JTGF80/1-2004第6.9、6.10节标准验收；钢质波纹板通道外回填土的验收可归入路基工程之中。

2、基本要求

⑴ 每座波纹钢板管涵单体出厂时，必须附有产品质量合格证书。

⑵ 波纹钢板运到施工现场后，必须逐块检查，凡在运输过程中变形的钢板不得使用。 ⑶ 基础的地基承载力必须满足设计要求，严禁超挖回填虚土以及标高控制。 ⑷ 波纹板在安装时，拼接处必须清理干净。以确保拼缝搭接紧密。

⑸ 波纹钢板安装铺设应平顺、稳固、管底坡度不得出现反坡，管涵内不得有泥土、砖石等杂物。

⑹ 必须采用有效措施，确保管涵外路堤回填土底质量。

⑺ 高强螺栓紧固后，在二次防腐处理前，应在搭接处用密封防水材料（或热沥青）涂装。 ⑻ 验收表式采用交通TGF80/1-2004中分项工程质量检查评定表。 3、实测项目 实测项目参见下表。

波纹钢板管涵安装实测项目表

项次 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法 1 管涵底土基压实度（％） 达到设计波纹板管涵轴线： 要求 投影下的土基每6m测一处，但不少于二处 2 管涵轴线偏位（mm） 20 经纬仪或拉线： 每6m测一处，但不少于二处 3 管涵内底高程（mm） ±10 水准仪: 每6m测一处，但不少于二处 尺量： 4 安装管涵内径（mm ） ±1％ 每6m测水平，垂直各一处，但不少于二处

八、其他注意事项

1、如受水位升高等浮力影响，致使管上浮，应采取锚固设施防止管在回填中上浮。 2、如施工环境对钢波纹管涵有腐蚀，应采取增加管壁厚度或增涂保护膜等措施。

3、管径大于3米的钢波纹管，如钢波纹管两端洞口为一字墙形式，应将洞口采用钢筋混凝土加强。

4、如波纹管涵的涵底纵坡大于5%，应采用必要的防滑移措施。

5、基础与涵管侧面、顶部的填料应分层碾压，压实度应符合前述要求，否则容易引起涵管局部集中、变形、承载能力下降。

6、结构性回填的材料不应使用卵石，在任一横截面上管两侧结构性回填层的高差不应超过管壁两侧1.5m范围内不得使用重型机械设备。另外，靠近管壁和在冰冻深度内的结构性回填物使用冻胀敏感性土。

7、涵管在运输装卸过程中，应采取防碰撞措施，避免管节损坏或碰伤防腐涂层。涵管应采用吊车装卸，不允许采用滚板或斜板。

8、管顶填土厚度大于0.5m后，可方允许机械通过。

9、如使用地区山区冲涮严重，可在管内壁下方弧长三分之一处采用混凝土护壁。

河北腾是达金属结构有限公司

二O一六年