分析了涵洞的設(shè)計(jì)要求，對涵洞的適應(yīng)范圍，適用條件，選用原則進(jìn)行研究，對鋼波紋管涵洞的效益進(jìn)行分析，其對鋼制波紋管涵的經(jīng)濟(jì)效益、波形鋼涵洞的社會效益具有很好的推動作用，通過研究，望能為日后相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：公路；鋼波紋管；涵洞

0 引言

波紋管涵是由波紋管或波紋板通過連接，組裝成一個涵洞的形式。從結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系方面分析，鋼波紋管的性能比較靈活[1]。鋼波紋涵洞可以適應(yīng)地基變形等環(huán)境，同時也能解決不均勻沉降問題。由于軸向波紋鋼波紋管涵洞具有優(yōu)良的機(jī)械性能，由于軸向和徑向可分散到更大程度的應(yīng)力集中，引起應(yīng)力、應(yīng)變分布負(fù)載等的優(yōu)點(diǎn)。尤其是凍土、膨脹土和濕陷性黃土地區(qū)、巖土工程等不良工程，波紋鋼管涵施工有許多優(yōu)點(diǎn)，同時也具有廣闊的應(yīng)用前景。多年凍土地區(qū)的路堤是完全不同的，拱形屋面的涵洞下路堤，路堤中心比兩側(cè)較高，這導(dǎo)致波紋涵洞不均勻變形。

1 涵洞設(shè)計(jì)要求

（1）其設(shè)計(jì)需要考慮各級洪水的抵抗能力，設(shè)計(jì)泥石流可以通過，進(jìn)行安全漂移，應(yīng)考慮侵蝕因素的影響，水的下游及附近的橋梁等因素也要考慮，以確保穩(wěn)定的堤防[2]。

（2）在橋梁及建筑物的施工前或施工中，應(yīng)考慮波紋管涵的設(shè)計(jì)，對河道改流情況要考慮完善。

（3）其設(shè)計(jì)要注意河床地形條件，不要壓縮河道，改變水流的自然狀態(tài)。

（4）孔徑應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)，由洪水、地質(zhì)床、河床坡度等條件來進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)允許過橋的積水，根據(jù)計(jì)算可以適當(dāng)減少，減少的流量應(yīng)該少于總流量的1/4。

（5）涵洞應(yīng)設(shè)計(jì)為無壓力型，在最高水位頻率的設(shè)計(jì)中符合規(guī)定。

（6）計(jì)算涵洞上垂直土壓力所引起的車輛荷載，根據(jù)車輪面積的角度，分配車輛的數(shù)量，以邊緣線為基準(zhǔn)對車輪壓力線進(jìn)行重疊。

2 涵洞的適用條件

2.1 適應(yīng)范圍

國外波紋鋼管涵洞應(yīng)用具有相當(dāng)強(qiáng)的適應(yīng)性，經(jīng)過處理后，其涵洞可使用長達(dá)50年以上。基于技術(shù)的綜合分析，我國鋼波紋技術(shù)雖然存在一定的差距，但鋼波紋管涵洞防腐方案應(yīng)達(dá)到20年[3]。

從道路使用壽命角度來看，涵洞的使用壽命如果可以達(dá)到50年，可以滿足使用的需要，所以適用于一般公路的波紋鋼涵洞。

地基基礎(chǔ)不均勻沉降的嚴(yán)重病害導(dǎo)致鋼筋混凝土涵管出現(xiàn)問題，冬季可以解決涵洞地基沉降變形引起的破壞[4]。波形鋼密封柔性結(jié)構(gòu)在東部地區(qū)有很大的優(yōu)越性，有利于改善軟土路基的不利狀況。

2.2 適用條件

波紋鋼涵洞在國內(nèi)外的應(yīng)用分析：

（1）必須有足夠的壁厚，以確保鋼波紋管的最大應(yīng)力低于鋼結(jié)構(gòu)。

（2）鋼波紋管的防腐處理不應(yīng)低于一定要求，以保證鋼波紋管涵在一定的時間內(nèi)具有足夠的耐腐蝕性。

（3）鋼波紋管應(yīng)能承受標(biāo)準(zhǔn)荷載引起的變形，不會影響結(jié)構(gòu)層的功能，控制公路涵洞的底部變形，根據(jù)涵洞設(shè)計(jì)變形高度對設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行控制。

2.3 選用原則

2.3.1 選擇公路鋼波紋涵洞

在選擇公路鋼波紋涵洞時，必須遵守相應(yīng)的應(yīng)用安全原則，充分發(fā)揮波紋鋼管的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以滿足功能要求為基礎(chǔ)的優(yōu)勢。涵洞設(shè)計(jì)應(yīng)充分發(fā)揮其價值優(yōu)勢，不是什么地方都可以建設(shè)涵洞的。在原來的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，應(yīng)充分考慮其基本特征。包括地形的重要性、地質(zhì)條件差等，除路基施工外，還應(yīng)考慮以下因素：施工條件和設(shè)施、防腐工作等。在以下地區(qū)可以考慮波紋鋼管涵洞的建設(shè)：①貧石地基，如凍土、濕陷性黃土等；②高風(fēng)險、高缺氧地區(qū)等；③缺乏水泥、鋼鐵等資源的偏遠(yuǎn)地區(qū)。

2.3.2 應(yīng)注意的問題

（1）道路養(yǎng)護(hù)難。鋼結(jié)構(gòu)波紋鋼管涵存在著腐蝕威脅，因此必須考慮防腐養(yǎng)護(hù)。波紋鋼涵洞具有一定的使用壽命，但是也要注意不良因素對其產(chǎn)生的影響。

（2）泥石流沙，高速設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的泥砂或砂礫的耐腐蝕材料，必要時，鋼結(jié)構(gòu)的侵蝕形成的，應(yīng)根據(jù)具體情況獨(dú)立設(shè)計(jì)；局部地區(qū)可以適當(dāng)考察，應(yīng)考慮鋼波紋管涵洞的使用。

（3）一般波紋鋼涵洞直徑小于2.5m，當(dāng)獨(dú)立計(jì)算時應(yīng)大于2.5m，以保證大直徑涵洞的安全應(yīng)力[5]。

2.3.3 鋼波紋涵洞應(yīng)用趨勢

（1）一般鋼波紋管涵洞直徑小于2m，但國外一些跨度直徑在5m以上，有的高達(dá)24m。

（2）隨著鋼波紋管涵洞全面的應(yīng)用，ISO強(qiáng)波紋管將用于大跨度涵洞、隧道，需要進(jìn)一步研究其力學(xué)性能。

（3）由于土壤環(huán)境和水文條件的不同，波紋管涵的腐蝕狀況不同，因此有必要對鋼管波紋管的腐蝕問題進(jìn)行研究。

（4）國外已有多管結(jié)構(gòu)和多管波紋管結(jié)構(gòu)的研究，以取代小型橋梁，但波紋管結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布及相互作用有待進(jìn)一步研究。

（5）波紋結(jié)構(gòu)的組裝。裝配式波紋管涵，通道結(jié)構(gòu)拼裝施工，能適應(yīng)不同跨度和高度的要求，形成橢圓加工和裝配的工藝，但在荷載作用下需要穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

2.4 鋼波紋管涵洞的效益分析

2.4.1 鋼制波紋管涵的經(jīng)濟(jì)效益

由于建筑材料（水泥、沙、石）的價格差異，在一些地區(qū)（特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)、水泥、砂石、缺乏）低于鋼筋混凝土板的實(shí)際成本。在青海—西藏高速公路上，各波紋管涵的造價比同口徑鋼筋混凝土板涵造價低5萬元左右[6]。國內(nèi)生產(chǎn)波紋鋼管涵洞廠家的生產(chǎn)規(guī)模小、成本高，運(yùn)輸成本也相對較高。

波紋鋼板涵與鋼筋混凝土板涵相比，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益[7]。凍土期和寒冷期施工，可以降低成本，還能增加抗干擾能力。

2.4.2 波形鋼涵洞的社會效益

在鋼波紋管涵洞的應(yīng)用中，節(jié)省了相當(dāng)多的石材，水泥，有利于環(huán)境保護(hù)。建設(shè)周期大大縮短，加快了建設(shè)步伐。增加了在寒冷地區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，具有明顯的優(yōu)勢。

3 結(jié)語

綜上所述，公路鋼波紋涵洞的設(shè)計(jì)需要對很多因素進(jìn)行考慮，以便其對經(jīng)濟(jì)與社會效益做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。