鋼筋混凝土結構管涵存在自重大、適應變形能力差、設計施工繁復等缺點,故為了優化管涵設計,鋼波紋管涵開始逐漸應用于公路建設中。
針對鋼波紋涵管和鋼筋混凝土管涵結構特點,先從理論上對比了兩種管涵結構的強度及變形特性,再采用ABAQUS軟件進行三維有限元模擬,選取公路1級汽車荷載的車輛荷載標準值作為車輛荷載,定量分析了兩種管涵結構在使用期間的力學特性,包括管涵豎向變形、水平收斂變形及Mises主應力。
研究結果表明:(1)鋼波紋管涵可急大程度上分散由荷載所產生的應力集中,并且能與土體共同承擔荷載；而鋼筋混凝土管涵無法很好的分散應力,大部分的荷載也將由涵洞結構直接承擔；(2)采用高強度且適應變形能力強的鋼波紋管涵代替鋼筋混凝土管涵,其適應地基與基礎變形的能力更優；(3)通過三維數值模擬,對兩種管涵結構的豎向沉降、水平收斂及Mises主應力進行分析,結果表明波紋鋼管涵結構的整體性能明顯較好。
鋼波紋涵管施工過程中的技術內容為：預留拱度設置、回填土壓實度、管節間密閉性控制等，消除質量隱患及杜絕返工，以實現環保節能效益。
1、預留拱度設置
埋設于一般土質地基上的波紋管，常會時間性沉降，且往往管身中部大于兩端。考慮到水流要求和結構整體性，應設置基礎的縱向預留拱度，以實現管身預留拱度。預留拱度大小根據地基土可能出現的下沉量、涵底縱坡和填土高度等因素綜合考慮，基礎在涵管縱向預留拱度一般為0.5%～1%（一般情況下取0.6%），醉大不宜大于2%，以確保管身中部不出現凹陷或縱向滑移。
涵管兩側回填應采用砂礫或與路基填料相同的材料。涵管兩側回填應對稱施工，分層回填，每層厚度為20cm。涵管兩側近處用機械夯實，管底下方粗砂用“水密法”震蕩器振實。涵管兩側回填應采用振動夯實機逐層夯實。密實度不小于96%。當管頂回填土厚度超過50cm后，采用壓路機靜壓；填土厚度超過60cm后，采用壓路機振壓，壓實度不小于96%。
采用粗砂“水密法”振蕩器密實，或采用流態粉煤灰回填，或水泥漿體澆筑。也可選用更大粒徑不超過3cm的級配碎石回填，用小型夯實機械斜向夯實，確保管底回填質量。
級配碎石夯實，對于大直徑（3m以上）圓管涵，可采用素混凝土或氣泡混合輕質土回填，待其固化后再實行其外延部分的正常回填。
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