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

關鍵詞：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。從結構和功能的關系方面分析，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)良的機械性能，由于軸向和徑向可分散到更大程度的應力集中，引起應力、應變分布負載等的優(yōu)點。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，同時也具有廣闊的應用前景。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，路堤中心比兩側較高，這導致波紋涵洞不均勻變形。

1 涵洞設計要求

（1）其設計需要考慮各級洪水的抵抗能力，設計泥石流可以通過，進行安全漂移，應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，應考慮波紋管涵的設計，對河道改流情況要考慮完善。

（3）其設計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）孔徑應根據(jù)設計，由洪水、地質床、河床坡度等條件來進行設計。當允許過橋的積水，根據(jù)計算可以適當減少，減少的流量應該少于總流量的1/4。

（5）涵洞應設計為無壓力型，在最高水位頻率的設計中符合規(guī)定。

（6）計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，以邊緣線為基準對車輪壓力線進行重疊。

2 涵洞的適用條件

2.1 適應范圍

國外波紋鋼管涵洞應用具有相當強的適應性，經(jīng)過處理后，其涵洞可使用長達50年以上?；诩夹g的綜合分析，我國鋼波紋技術雖然存在一定的差距，但鋼波紋管涵洞防腐方案應達到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。

地基基礎不均勻沉降的嚴重病害導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]。波形鋼密封柔性結構在東部地區(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

波紋鋼涵洞在國內外的應用分析：

（1）必須有足夠的壁厚，以確保鋼波紋管的最大應力低于鋼結構。

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

（3）鋼波紋管應能承受標準荷載引起的變形，不會影響結構層的功能，控制公路涵洞的底部變形，根據(jù)涵洞設計變形高度對設計參數(shù)進行控制。

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，必須遵守相應的應用安全原則，充分發(fā)揮波紋鋼管的機械結構，以滿足功能要求為基礎的優(yōu)勢。涵洞設計應充分發(fā)揮其價值優(yōu)勢，不是什么地方都可以建設涵洞的。在原來的設計基礎上，應充分考慮其基本特征。包括地形的重要性、地質條件差等，除路基施工外，還應考慮以下因素：施工條件和設施、防腐工作等。在以下地區(qū)可以考慮波紋鋼管涵洞的建設：①貧石地基，如凍土、濕陷性黃土等；②高風險、高缺氧地區(qū)等；③缺乏水泥、鋼鐵等資源的偏遠地區(qū)。

2.3.2 應注意的問題

（1）道路養(yǎng)護難。鋼結構波紋鋼管涵存在著腐蝕威脅，因此必須考慮防腐養(yǎng)護。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，高速設計中應注意的泥砂或砂礫的耐腐蝕材料，必要時，鋼結構的侵蝕形成的，應根據(jù)具體情況獨立設計；局部地區(qū)可以適當考察，應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，當獨立計算時應大于2.5m，以保證大直徑涵洞的安全應力[5]。

2.3.3 鋼波紋涵洞應用趨勢

（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24m。

（2）隨著鋼波紋管涵洞全面的應用，ISO強波紋管將用于大跨度涵洞、隧道，需要進一步研究其力學性能。

（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行研究。

（4）國外已有多管結構和多管波紋管結構的研究，以取代小型橋梁，但波紋管結構的應力分布及相互作用有待進一步研究。

（5）波紋結構的組裝。裝配式波紋管涵，通道結構拼裝施工，能適應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)定的結構。

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)（特別是在偏遠地區(qū)、水泥、砂石、缺乏）低于鋼筋混凝土板的實際成本。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]。國內生產(chǎn)波紋鋼管涵洞廠家的生產(chǎn)規(guī)模小、成本高，運輸成本也相對較高。

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用中，節(jié)省了相當多的石材，水泥，有利于環(huán)境保護。建設周期大大縮短，加快了建設步伐。增加了在寒冷地區(qū)的經(jīng)濟效益，具有明顯的優(yōu)勢。

3 結語

綜上所述，公路鋼波紋涵洞的設計需要對很多因素進行考慮，以便其對經(jīng)濟與社會效益做出應有的貢獻。