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1、波纹钢管涵洞设计与施工技术规范山东省地方标准编制说明一工作简况（一）任务来源本标准的制定源于山东省市场监督管理局印发的关于2019年度标准化综合改革暨“山东标准”建设项目计划的通知（鲁标改办发（2019）6号），将波纹钢管涵洞设计与施工技术规程列入山东省地方标准制修订计划，项目编号鲁标改办发（2019）6号表5第56项，由山东省交通运输厅提出，山东省交通运输标准化技术委员会（鲁TC41）归口。（二）起草单位、起草人及任务分工1.起草单位山东省交通规划设计院集团有限公司、北京交通大学、衡水益通管业股份有限公司。2 .主要起草人孙海波、刘保东、高猛、张宇明、王志宏、李东潇、孙绪锋、孟令闻、胡明刚、
2、李兴正、武飞、徐道涵、张继磊、叶希连、范蕾、李增金、刘圾、张顺、才振山。3 .任务分工孙海波：标准编制组组长，组织标准起草工作，把握标准制定技术方向，组织协调标准制定所需资源。刘保东：标准框架制定与起草，组织确定标准制定方案，组织推进标准制定程序和进度，组织协调标准制定所需资源。高猛：组织讨论确定标准框架、编写思路，组织编写组人员讨论确定规范的技术要素。张宇明、王志宏、李东潇、孙绪锋、孟令闻、胡明刚、李兴正、武飞、徐道涵、张继磊、叶希连、范蕾、李增金、刘代、张顺、才振山：参与标准调研、收集素材、标准编写、标准讨论,标准需要的试验进行实施和结果分析，协助整理标准相关技术文档，参与办理征求意见，办
3、理标准研讨会、标准专家审查会、报批等具体事务等。（三）起草过程1 .前期准备标准计划下达后，在山东省交通运输厅的指导下，于2019年9月初成立了由山东省交通规划设计院集团有限公司牵头，北京交通大学、衡水益通管业股份有限公司共同参与标准制定的标准编写组，编写组讨论了标准编制背景、指导思想、工作进度安排、任务分工及标准的初步思路，正式启动标准制定工作。2019年10月，编写组组织波纹钢管涵洞设计与施工技术规程（编制大纲）讨论，针对编制大纲内容、工作分工安排,组织学习相关国家标准、行业标准、地方标准及国内外相关领域研究资料，明确编制大纲具体内容。2 .现状调研编写组在2019年10月11月组织对山东
4、省近年来已有和新建波纹钢管涵洞设计、施工、运营等情况进行调研，对波纹钢管涵洞在山东省内的应用现状有了初步了解。在此基础上，向山东省相关设计、施工、管理、科研单位对波纹钢管涵洞在省内的应用及研究情况进行调研，对调研反馈的信息进行了整理、汇总和分析，为后续标准的编写更具地方适用性提供技术支持。3 .起草标准2019年12月起，编写组对现有规范调研和相关单位调研意见反馈，结合山东省公路波纹钢管涵洞建设特征，提炼重点、难点，总结山东省相关工程建设的经验和成果。2020年1月3月：结合已有的研究成果，汇总整理有限元分析模型、设计参数、监测数据、施工过程控制等数据资料，进一步优化设计参数，完善编写资料。编
5、写组分别于2020年7月和9月组织内部讨论会，对标准初稿进行讨论，修改完善初稿内容。于2020年11月组织专家咨询会，对初稿重点、难点问题进行了专家咨询，形成最终的初稿。4 .初稿2020年12月，编写组向山东省交通运输标准化技术委员会提交初稿评审申请，收到审核意见后对初稿进行修改。2021年4月提交最终评审申请，并于6月3日由山东省交通运输标准化技术委员会在济南组织召开了波纹钢管涵洞设计与施工技术规程（初稿）山东省地方标准专家审查会。来自交通土建设计、施工、管理与检测等领域共7名专家组成了审查委员会，审查委员会听取了标准编制单位的情况汇报，对标准内容逐条进行了审查。会议一致同意该规程通过审查
6、，同时提出了修改意见。会议要求起草单位根据专家提出的意见和建议尽快修改完善，形成征求意见稿后上报山东省交通运输标准化技术委员会。5 .征求意见2021年8月，山东省交通运输标准化技术委员会发布关于征求波纹钢管涵洞设计与施工技术规程（征求意见稿）地方标准意见的通知，向社会公开广泛征求意见。2021年8月9日2021年9月20日，编写组组织征求省内外业内单位意见，发送30个相关单位，编写组对反馈的意见、建议汇总整理，共计106条，对收到的反馈意见进行认真分析后,对标准进行了进一步的修改和完善。2021年10月20日，编写组组织召开内部会议，对征求意见修改情况进行集中讨论，会后进行修改汇总形成送审稿
7、。2021年11月22日，编写组向山东省交通运输标准化技术委员会提交送审稿审查申请，根据审核意见对标准及编制说明进行修改。2022年3月，编写组收到山东省交通运输标准化技术委员会编制说明修改通知，对编制说明按照新格式进行修改。2022年4月27日，编写组再次向山东省交通运输标准化技术委员会提交送审稿评审申请。2022年6月21日，将送审材料上报“山东省地方标准管理系统”。2022年8月5日，收到分管主管审核意见，按照意见对标准、编制说明进行修改，并于8月9日重新提交。6 .送审稿2022年11月2日，山东省交通运输厅在济南组织召开了波纹钢管涵洞设计与施工技术规程山东省地方标准专家审查会议,山东
8、省市场监督管理局对审查会议进行监督指导。来自济南城建集团有限公司、山东大学、山东交通学院、济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司、济南市交通工程质量与安全中心、山东省建筑科学研究院有限公司、山东金衢设计咨询集团有限公司、山东省公路桥梁建设集团有限公司、中建八局第一建设有限公司等单位共9名专家组成了审查委员会。审查委员会听取了标准编制情况汇报，对标准文本进行了逐章、逐条审查，对标准编制说明等进行了审查。为了使标准内容更好地反映标准题目的核心要素，审查委员会建议名称修改为波纹钢管涵洞设计与施工技术规范。本标准的内容编写和表述规则为“规范标准”，原标准名称波纹钢管涵洞设计与施工技术规程必备要素
9、包括“程序确立、程序指示和追溯/证实方法”，与标准文本相矛盾，而本标准内容符合“规范标准”的要求，因此将规程替换为规范是合理的。会议一致同意该标准通过审查，同时提出了修改意见。会议要求起草单位尽快形成报批材料后上报山东省市场监督管理局。二、地方标准制定的目的和意义国外对波纹钢管涵洞的研究和应用已经有上百年的历史，在加拿大、美国、北欧等地，波纹钢管涵洞已成为小桥和涵洞的主要结构型式；近年来，韩国、日本等亚洲国家也在公路工程中推广应用此类结构，并且颁布了相应的设计与施工标准。我国波纹钢管涵洞的大批量应用时间较短，从材料生产到结构设计与施工，目前大多参照国外做法，还没有形成统一的标准。波纹钢管涵洞相
10、比于传统混凝土桥涵，主要有如下优点：1.适应变形能力强，对地基承载力要求低。适用于采空区、岩溶、高填方、软土和湿陷性黄土等特殊地质，避免地基沉降可能对混凝土结构造成的破坏。2 .造价低，施工速度快。波纹钢管涵洞比同等孔径的混凝土桥涵工程造价低，波纹钢板可在工厂内标准化、大批量生产，现场拼装，不需使用大型设备，安装方便、快速，缩短工期。3 .波纹钢管涵洞形式多样灵活，可适用于不同的地形地貌,满足不同的使用功能。4 .减少水泥砂石用量，符合国家大力提倡采用装配式钢结构环保材料的国家政策，本结构可回收再利用，减少建筑垃圾，绿色环保。鉴于波纹钢管涵洞以上优势，其已在省内多个项目中应用，效益显著。标准的
11、编制是我省公路绿色建设、工业化建造、交通强省建设等新形势下的内在必然要求。对既有标准进行区域性、针对性、适应性以及重点性的研究,以既有规范标准为依据，制定具有山东省地域特色的、适合山东省波纹钢管涵洞建设的标准，对于波纹钢管涵洞规范化设计、施工具有重要意义，可促进新技术在公路建设中的应用，利于公路建设节约投资，促进小桥涵结构工业化建造，加快工期，进一步降本增效，助力山东省公路建设绿色低碳发展。三、地方标准编制原则、主要技术内容和依据(一)标准的编制原则编写组本着以下原则，进行波纹钢管涵洞设计与施工技术规范的编制：1.通用性原则：做好与相关标准、规范的协调、衔接，保证技术规范体系的统一性、完整性和
12、一致性。2 .规范性原则：严格按照标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则(GB/T1.1-2020)的要求编制本规范。3 .成熟性原则：标准编制应积极吸纳全国各省份波纹钢管涵洞设计与施工建设的成功经验，取其精华，相关要求和指标的选取应经过充分的论证。必要时，应结合相关科研项目对部分内容进行充分论证，确保标准中推荐的内容依据充分，理论正确，确保技术的可靠性。4 .先进性原则：掌握国内国际相关专项科学研究的动态，充分总结国内外最新研究成果和实践经验，积极吸纳有利于提升工程设计水平、保证工程质量和安全的技术措施，确保标准编制的先进性。5 .可操作性原则：标准编制应条文明晰，简便易用，能够
13、为工程技术人员提供明确的、具备实际操作条件的相关规定和指导意见。(二)标准编写的主要依据(1) 2020年10月山东省委、省政府印发的山东省贯彻交通强国建设纲要的实施意见。(2)冷弯波纹钢管(GB/T34567-2017)。(3)钢结构设计标准(GB50017-2017)。(4)岩土工程勘察规范(GB50021-2001)(2009年版)。(5)公路路基设计规范(JTGD30-2015)。(6)公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)o(7)公路工程质量检验评定标准第一册土建工程(JTGF80/1-2017)。(8)公路涵洞通道用波纹钢管(板)(JT/T791-2010)。(9)公路桥涵
14、地基与基础设计规范(JTG3363-2019)。(10)公路涵洞设计规范(JTG/T3365-02-2020)。(11)公路桥涵施工技术规范(JTG/T3650-2020)o(三)主要技术内容及依据本文件规定了波纹钢管涵洞设计和施工的要求，描述了对应的证实方法。标准具体内容及依据说明如下。1 .第一章范围本章给出本标准的适用范围为新建和改扩建公路波纹钢管涵洞的设计、施工。2 .第二章规范性引用文件本章给出本标准涉及的28本规范性文件。3 .第三章术语和定义为便于专业使用者在本标准语境中准确理解，标准中出现2次以上且在本标准范围内所限定的术语给出了界定（解释），常用且便于理解的术语未给出界定（解
15、释）。本章给出包含波纹钢板、闭口截面结构物、开口截面结构物、波纹钢板件等14个术语。4 .第四章基本规定1）编制主要内容本章编制的主要内容为波纹钢管涵洞的适用条件和布设基本要求。2）编制依据4.1 适用条件钢筋混凝土涵洞对地基承载力要求较高，且施工周期较长,需要大量的水、砂石等建筑材料。软土、湿陷性黄土等地区的涵洞多数在使用3个月2年即出现不同程度裂缝、错台、基础下沉等病害现象。而波纹钢管涵洞是一种柔性结构，主体波纹钢板工厂预制、现场拼装，具有施工快、造价低、适应变形能力强、绿色环保等特点。为解决钢筋混凝土涵洞的突出问题，根据波纹钢管涵洞的特点、本标准的应用领域、山东省公路波纹钢管涵洞的应用经
16、验，给出了波纹钢管涵洞宜优先选用的场景条件。4.2 布设基本要求涵洞所处位置的勘测与涵洞布设、结构类型选取、跨径等参数息息相关，因此涵洞的勘测应准确可靠、系统完整，波纹钢管涵洞的勘测同常规的混凝土涵洞，相关技术要求按公路涵洞设计规范(JTG/T3365-02-2020)第5章执行。为保证波纹钢管涵洞的使用性能及路线整体的美观性，涵洞位置应符合沿线线形布设要求，与路线总体相协调，减少对自然河道流水断面的压缩，并应满足涵洞的排水要求。波纹钢管涵洞的截面尺寸应根据设计洪水流量、河沟断面形态、设计洪水频率等条件综合确定，相关要求同常规的混凝土涵洞，按公路涵洞设计规范(JTG/T3365-02-2020
17、)第5章执行。由于波纹钢管涵洞为柔性结构，变形对填土高度及地基沉降更为敏感，若不设置预拱度，涵洞中间位置会出现积水等现象。为避免以上现象，根据实际工程应用经验，规定了波纹钢管涵洞的预拱度大小。5第五章材料1)编制主要内容本章编制的主要内容为主体结构、连接件、焊接、密封、防腐及结构性回填等材料要求。2)编制依据5.1 主体结构材料5.1.1 波形参数及截面特性为规范波纹钢的波形，同时为便于工程技术人员表示波纹钢的参数、工程计算，参考冷弯波纹钢管(GB/T34567-2017)第6.1条定义波形参数，并根据波形参数制定波纹钢截面特性取值表(附录A)。5 .1.2结构类型为便于设计应用，分别依据波纹
18、钢的拼装单元和断面形式对波纹钢管进行分类，并根据国内外波纹钢管涵洞的应用经验给出了常用的截面形式。结合实际根据不同截面形式及其受力特点推荐了不同截面形式的波纹钢管涵洞结构的适用情况(附录B)。为保证波纹钢管的产品质量，参考冷弯波纹钢管(GB/T34567-2017)表8制定本标准波纹钢管的尺寸允许偏差。本标准表1螺旋波纹钢管、环形波纹钢管、波纹钢板件的尺寸允许偏差在冷弯波纹钢管(GB/T34567-2017)表8的基础上删除波纹钢管涵洞不常用的波形(38mm6.5mm、190mm19mm),并在其基础上合并允许偏差相同的波形，将“直径O,或内跨度S、高度更改为“跨径和矢高”，更便于应用。波纹钢
19、管一般采用冷弯成型，若采用的钢带或钢板钢级太高(如Q420以上钢级)，其延展性相对较差，在波纹钢管冷弯成型过程中易出现裂纹。若钢材牌号(如Q215),其屈服强度较低,波纹钢管结构承载能力相对较低，因此建议采用Q235、Q355、Q390和Q420等碳素结构钢或低合金结构钢以及连续热镀锌钢。碳素结构钢、低合金结构钢、热镀锌钢的性能和质量等相关技术要求,在国家标准碳素结构钢(GB/T700-2016)、低合金高强度结构钢(GB/T1591-2018).碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带(GB/T3274-2017),连续热镀锌和锌合金镀层钢板及钢带(GB/T2518-2019)中均有明确规定，
20、故直接引用，应按照其执行。为保证波纹钢管的外观质量，表2规定了波纹钢管涵洞构件的外观质量要求,该表引自冷弯波纹钢管(GB/T34567-2017)表9,并根据公路涵洞通道用波纹钢管(板)(JT/T791-2010)在切口的外观质量要求中补充“无明显锯齿状二5.1 连接件为保证连接件的性能，根据波纹钢管涵洞连接构造技术适应性和连接强度等分析，选择并直接引用适用于波纹钢管涵洞的钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件(GB/T1231-2006).钢结构用高强度垫圈(GB/T1230-2006).碳素结构钢(GB/T700-2006)、热轧型钢(GB/T706-2016).热轧钢板和钢
21、带的尺寸、外形、重量及允许偏差(GB/T709-2019)等国家标准。5.2 焊接材料为保证焊接性能，对焊接材料提出相应要求，环形波纹钢管的管体焊接、螺旋波纹钢管和环形波纹钢管的法兰焊接以及螺旋波纹钢管的管箍连接件焊接的焊接材料的型号和质量在现行国家标准金属材料熔焊质量要求第1部分：质量要求相应等级的选择准则(GB/T12467.1-2009)和行业标准焊接材料质量管理规程(JB/T3223-2017)有明确规定，故直接引用。5.3 密封材料为保证波纹钢管的防水性能，管箍与管节之间、法兰盘之间、翻边接合面之间及搭接的波纹钢板件之间应采取密封措施。密封材料应具有弹性和不透水性，并应填塞紧密。根据
22、调研和已有的工程实践，宜采用天然橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫板、氯丁橡胶、聚乙烯发泡材料或耐候密封胶、聚硫密封胶等密封材料，其质量在建筑密封胶分级和要求(GB/T22083-2008)、建筑用硅酮结构密封胶(GB16776-2005)和聚硫建筑密封胶(JC/T483-2006)中有明确规定，故直接引用。5.4 防腐材料波纹钢管涵洞多处于干湿循环、磨蚀的工程环境中，波纹钢管的防腐措施与结构的使用寿命息息相关。波纹钢管多采用热浸镀锌进行防腐处理，针对腐蚀较强的工程环境，可在镀锌的基础上涂装非金属涂层。针对磨蚀较强的工程环境，可在波纹钢管内部增加聚乙烯塑料作为内衬防护。涂装非金属覆盖层和采用聚乙
23、烯塑料作为内衬防护时，所用材料技术要求在公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件(JT/T722-2008)和聚乙烯(PE)树脂(GB/T11115-2009)中有明确规定，故直接引用。5.5 结构性回填材料根据实际应用经验，回填材料的选取对波纹钢管涵洞结构力学性能至关重要。为保证波纹钢管与土体之间的相互作用以及波纹钢管的防腐性能，推荐常用的回填材料，要求引自公路涵洞设计规范(JTG/T3365-02-2020)中第3.3.9条。针对施工空间受限的环境，可采用按一定配比拌和的自密实填料。6第六章结构设计1)编制主要内容本章编制的主要内容为结构设计的一般规定、作用、最小覆土厚度、地基与基础设计、主体结构设
24、计及构造规定。2）编制依据6 .1一般规定波纹钢管涵洞设计时的永久作用、可变作用和地震作用取值和组合方法在公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2015）中有明确规定，故直接引用。波纹钢管涵洞设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态、正常使用极限状态进行作用组合，均应按下列原则取其最不利组合效应进行设计：a）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行组合。当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利作用组合效应进行计算。b）当可变作用的出现对结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。c）施工阶段的作用组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工设备
25、均应作为可变作用加以考虑。d）多个偶然作用不同时参与组合。e）地震作用不与偶然作用同时参与组合。水力计算中的涵内糙率与波纹钢的波距、波高等因素有关,具体计算方法参考美国钢铁学会AISI出版的ModernSewerDesign）及美国钢铁学会AISI和加拿大钢波纹管协会共同出版的HandbookofSteelDrainageandHighwayConstructionProductsK6.1 作用6.1.1 2.1恒载本标准中的恒载计算公式参考加拿大公路桥梁设计规范CanadianHighwayBridgeDesignCode(CSAS6：19)o式(1)中0.1075DV为土拱两侧拱肋到拱顶垂
26、直距离内土的体积换算成用有效矢高表达所需要的高度。6.1.2 活载作用在结构上的活载为车辆荷载通过路面与路基土扩散至结构顶部的荷载。车辆荷载参照公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015),设计中应按可能出现的最不利情况布置。计算活载时还引入了冲击系数，通过放大活载来考虑汽车通过结构时引起的冲击效应，该系数随埋深增加而减小。冲击系数的计算参考加拿大公路桥梁设计规范CanadianHighwayBridgeDesignCode(CSAS6：19)的计算方法。由于波纹钢管涵洞为柔性结构，根据实践经验，覆土厚度大于2.Om时，可不考虑冲击影响。6.1.3 地震作用波纹钢管涵洞在地震作用下会发生不同
27、程度的损坏，所以设计中应考虑地震作用进行抗震设计。地震作用引起的附加压力计算方法，引自加拿大公路桥梁设计规范CanadianHighwayBridgeDesignCode(CSAS6：19)O表4地震动水平加速度峰值和表5竖向地震作用与水平向地震作用比值引自公路桥梁抗震设计规范(JTG/T2231-01-2020)表设2.2和表5.22。6.2 最小覆土厚度波纹钢管涵洞的特点是通过土与结构的相互作用充分发挥结构的承载力。覆土厚度不足时，车辆荷载可能引起拱上覆土的剪切滑移破坏和拉裂破坏，进一步引起结构破坏，见图1。各国规范主要通过限制最小覆土厚度来避免此类破坏。设计最小覆土厚度的另一考虑是由于各
28、国规范普遍采用环向压力设计法，结构计算只考虑轴向压力，忽略弯矩作用，限制最小覆土厚度可确保把荷载引起的弯矩控制在对设计不影响的程度。覆土厚度不满足要求时，可设置减载板等措施。本标准对于最小覆土厚度的限制参考加拿大公路桥梁设计规范CanadianHighwayBridgeDesignCode(CSAS6：19)中的相关规定，并结合国内常用路面结构厚度，将最小覆土厚度调整为0.8m。图1覆土的剪切滑移破坏与拉裂破坏示意图6.3 地基与基础设计为了保证地基稳定、基础安全，针对开口结构和闭口结构不同的受力原理进行了分别规定。波纹钢管拱拱腋处的地基是承受压力的最薄弱部分，当拱腋处的地基不满足要求时应加固
29、处理，处理方法及范围参考加拿大公路桥梁设计规范CanadianHighwayBridgeDesignCode（CSAS6：19）O6.4 主体结构设计6.4.1 波纹钢板应力验算本标准基于环向土压力理论对深埋的地下圆弧形结构进行设计。环向压力理论认为，由于波纹钢管涵洞为柔性结构，在垂直方向的总荷载（恒载+活载）下，管壁发生变形，挤压两侧土体，回填土体受到挤压后形成被动土压力，随着变形增大，土体与管壁承担的荷载重新分布，调整的结果使管壁周围的土压力趋于均匀环压状态。结构受力分析时认为径向土压力是一致的，管壁应具有足够的强度承担这种径向土压力，见图2。Pc图2结构受力计算简图对于波纹钢箱形涵洞需考
30、虑弯矩的影响，应单独计算。当波纹钢管涵洞覆土较低、跨度较大时，也应考虑弯矩的影响，可采用施工验算中的计算方法，也可采用有限元计算。本标准式（Io）中的Af是考虑结构在回填材料挤压条件下上拱而使拱上土压力增大的效应，该系数的取值与截面形状及填土高度有关，本标准所采用的4取值是在参考加拿大公路桥梁设计规范CanadianHighwayBridgeDesignCode(CSAS6：19)的基础上,通过对比我国相关经验计算得到的。由试验和理论分析可知，高填方结构的士压力系数有减小趋势，因此对于高填方结构的情况予以进一步折减。本标准式(12)中的CS为考虑回填土性质与结构尺寸的土压力折减系数，此参数考虑
31、了土与结构的竖向压缩刚度比对土压力的影响。当波纹钢管涵洞刚度较大时，该系数较小，土压力折减幅度小；当波纹钢管涵洞刚度较小时，该系数变大，土压力折减增大。式(13)中的100O是单位换算系数。6.4.2 钢板屈曲验算波纹钢管在轴向力作用下可能出现失稳问题，为保证结构稳定，本标准参考加拿大公路桥梁设计规范CanadianHighwayBridgeDesignCode(CSAS6：19)进行钢板屈曲验算。由于在填土荷载和车辆荷载作用下波纹钢管的上半部分下挠，一定程度减弱了土体对结构的支承作用，因此上下两部分波纹钢管涵洞所处的约束状态不同，故应分别验算上下两部分的稳定性。对于钢板屈曲应力九的计算，有如
32、下几个参数说明。a)拱顶的下挠对屈曲应力的影响加拿大公路桥梁设计规范CanadianHighwayBridgeDesignCode(CSAS6：19)中通过波纹钢管涵洞与周围土体之间的相对弯曲刚度系数K表示上下两部分波纹钢管涵洞约束状态的不同对屈曲承载力的影响。b)多跨结构对屈曲应力的影响对于多跨结构，对其中一跨加载时，主体结构一侧是土，另一侧是相邻结构，边界条件不对称，为考虑其对结构的不利影响,多跨结构的屈曲应力引入系数%。C)浅埋对屈曲应力的影响埋深较浅时，土对结构的约束作用降低，结构的极限屈曲荷载对应降低，因此本标准采用了折减系数P考虑这种不利影响。6.4.3 弯矩和轴力组合效应的验算采
33、用深波形、大波形的大跨度波纹钢管涵洞，不符合环向土压力理论，应考虑弯矩的影响。本标准参考加拿大公路桥梁设计规范CanadianHighwayBridgeDesignCode(CSAS6：19),采用Duncan提出的SCI(SoilCulvertInteraction)方法进行弯矩和轴力的组合效应验算。6.4.4 波纹钢板螺栓连接验算为保证波纹钢板螺栓连接的可靠性，应对其进行验算。验算方法引自钢结构设计标准(GB50017-2017)第IL4条。承压型高强度螺栓的抗剪强度主要有螺栓杆受剪破坏和孔壁承压破坏两种破坏模式，承压型高强螺栓承载力应满足式(I)oNvminNp,错(1)式中：NV单个螺
34、栓所承受的剪力，根据波纹钢管涵洞的轴力和螺栓数量计算；NB单个螺栓受剪承载力设计值；NR单个螺栓承压承载力设计值。摩擦型高强螺栓承载力应满足式(2)oNvNp(2)6.4.5 施工过程验算为保证施工过程中波纹钢管涵洞的稳定性，应进行施工过程验算，验算方法参考加拿大公路桥梁设计规范CanadianHighwayBridgeDesignCode(CSAS6：19)o在下列施工阶段应对波纹钢管涵洞的内力进行重点验算：a)填土高度刚达到管涵顶部时，结构顶部上拱较大，随着顶部填土高度增加，结构应力与弯矩将发生明显变化。b)填土高度达到最小覆土厚度时，如进行机械作业，会出现较大的应力与弯矩，结构易发生屈曲
35、破坏，尤其施工机械偏载。c)填土高度达到允许车辆通行的顶部最小填土高度时，应按通行车辆的最大轴重对管涵的内力进行验算。6. 5.6加强措施对于特殊条件下的波纹钢管涵洞，为满足其承载能力，需进行加强。根据调研并结合国内实践经验，给出了常用的加强措施,主要包括加劲肋、减载板和钢混组合加强圈。加劲肋和钢混组合加强圈通过在波纹钢管涵洞上安装增强的加劲肋、加强圈，直接提高其承载能力。设置混凝土减载板可降低结构填土厚度要求，亦可使波纹钢管涵受力更均匀。混凝土减载板高出管涵的最小厚度应按式(3)(3)计算，减载板的等效土层厚度可按式（4）计算。t=dRal.Rc.Rf式中：t减载板高出管涵的最小厚度，单位为
36、毫米（mm）;tb减载板厚度，按照表1取值，单位为毫米（mm）;RAL轴向荷载校正系数，按照表2取值；Rc混凝土强度校正系数，按照表3取值；Rf考虑管涵结构跨度影响的参数，取L2。teq=九1A瓦式中：teq减载板等效土层厚度，单位为毫米（mm）;11减载板与土层弹性模量之比；tb减载板厚度，单位为毫米（mm）o表1减载板厚度d单位为毫米减载板下土壤类型压实度%1009590级配良好的砾石或砂砾、级配较差的砾石或砂砾、级配良好的砂或砾质砂、级配较差的砂或砾质砂190200215含黏土的砾石或砂砾、含黏土的砂或砾质砂200215230粉土、低液限粘土215230245表2轴向荷载校正系数RAL等
37、效单轴荷载kNRAL450.60900.801350.971421.001801.052001.102251.15表3混凝土强度校正系数RC混凝土抗压强度MPaRC201.19241.15281.1311.05341.01380.97410.946.6构造规定6. 6.1主体结构为使波纹钢管（板）制作标准化，结合调研及省内应用情况给出了波纹钢管（板）常用的波距、波高、壁厚及圆管常用孔径，壁厚应根据计算选取。为保证波纹钢管涵洞长度方向的稳定性,波纹钢管涵洞洞身长度应大于单跨跨径的1.5倍。为防止管涵发生较大沉降，要求地基压实，涵洞基础位于可靠的持力层。为防止应力集中、垫层破坏防腐措施，保证波纹钢
38、管涵洞受力均匀，参考公路桥涵施工技术规范（JTG/T3650-2020）,对垫层材料提出要求。7. 6.2连接方式为使波纹钢管连接方式标准化，根据工程实践经验和波纹钢管的分类，参考冷弯波纹钢管(GB/T34567-2017)给出了不同结构类型的波纹钢管的连接方式，并根据冷弯波纹钢管(GB/T34567-2017)中分片拼装的波纹钢板件要求，进行列表归纳，更便于应用。波纹钢板和基础的连接方式引自公路涵洞设计规范(JTG/T3365-02-2020)第8.2.6条，并对波纹钢板与拱座是否垂直进行了细化。8. 6.3结构性回填范围为保证土-钢结合共同受力，波纹钢管涵洞应进行结构性回填。结构性回填范围
39、引自公路涵洞设计规范(JTG/T3365-02-2020)第3.3.9条,结合实际施工情况,对结构性回填外侧范围进行优化，采用1：Zc的坡率表示，具体坡率可根据实际场地条件及施工情况确定，更便于实际应用。9. 6.4洞口结构为适应不同的地形、沟渠，需采用不同的洞口结构。其中，八字式、一字墙式、平头式同常规的混凝土涵洞，其形式引自公路涵洞设计规范(JTG/T3365-02-2020)第8.3条。另外,结合波纹钢管涵洞自身结构特点及国内应用情况，针对不同的适用场景给出了直管延长式、簸箕式、削竹式、波纹钢板洞口等特殊洞口形式。10. 6.5进出口沟床加固防护为保证波纹钢管涵洞的稳定，避免水流造成局部
40、冲刷破坏，应对进出口沟床加固防护。防护方式引自公路涵洞设计规范(JTG/T3365-02-2020)第8.4条。11. 6.6附属设施为防止涵洞阻塞，特殊情况下应在进水口设置防堵栅栏。针对冲刷严重的地区，为防止冲刷，应进行内衬防护。7耐久性设计1)编制主要内容本章编制的主要内容为波纹钢管涵洞耐久性设计的一般规定、防腐层设计、内衬设计、防腐及防磨蚀措施的选择等。2)编制依据7. 1一般规定波纹钢管涵洞多处于腐蚀和磨蚀的环境中，为保证结构耐久,应结合实际使用条件进行相关设计。表13引自岩土工程勘察规范(GB50021-2001)(2009年版)第12.2.5条，为简化土壤腐蚀等级的评价方法，在其基
41、础上删除氧化还原电位、极化电流密度等指标；表14引自美国联邦公路管理局(FHWA)根据预期最大流速及推移质建立的磨蚀等级；表15引自交流电气装置的接地设计规范(GB/T50065-2011)附录J,删除不常用的土壤及环境。7.2 防腐层设计目前国内对螺旋波纹钢管、波纹钢板件、波纹钢管箍、高强度螺栓的主要防腐措施为热浸镀锌处理。随着防腐新材料的研发改进，考虑采用热浸镀铝、静电喷涂等其他新型防腐层代替镀锌防腐。表16引自公路涵洞通道用波纹钢管（板）（JT/T791-2010）,并针对不同的腐蚀环境进行了分类细化。波纹钢管的涂装防腐是在波纹钢镀锌防腐的基础上，针对所处的腐蚀性环境条件，在施工现场进行
42、的二次涂层防腐。涂装或喷涂沥青等非金属覆盖层的技术要求引自公路涵洞通道用波纹钢管（板）（JT/T791-2010）o7.3 内衬设计为保证波纹钢管涵洞的耐久性，对于波纹钢管冲刷部位，宜采用钢筋混凝土或其他措施进行防磨蚀处理。内衬既可以作为特殊水质条件下的防腐措施，也可以防止磨蚀。7.4 防腐及防磨蚀措施的选择为便于设计者综合选择防腐和防磨蚀措施，参考公路工程中其他钢构件和工业管道等的防腐蚀措施以及国内外埋地管道、排水管的防腐蚀研究与应用成果，针对不同使用条件推荐表17的防腐和防磨蚀方案。8施工1）编制主要内容本章编制的主要内容为波纹钢管涵洞施工过程中的一般规定、测量放样、地基与基础施工、管节拼
43、装、结构性回填、上部土层施工、洞口施工、质量控制及验收等方面的技术要求。2）编制依据8. 1一般规定为更好地指导施工，给出波纹钢管涵洞施工图流程图，流程图按照施工过程进行归纳总结，图24所示的施工流程为路堤法和反开槽回填法的通用部分。为避免影响工程质量，波纹钢管涵洞的施工季节应严格控制，不宜在冰冻季节施工。对于跨径较大的波纹钢管涵洞，为保证拼装过程中结构的稳定性，宜根据刚度设置临时支撑措施。波纹钢管涵洞接长既有管涵时，考虑新老结构之间连接处存在相对变形，宜设置沉降缝。为保证排水顺畅，接长管涵涵底应与既有管涵涵底顺接。8. 2测量放样为保证波纹钢管涵洞安装位置的准确性，施工前应进行测量放样。为防
44、止涵洞积水，应根据设计要求设置基础的纵向预拱度。8.3地基与基础施工8.3.1基坑开挖及支护为保证原状土给管涵提供足够的承载力，施工前应对波纹钢管涵洞结构性回填范围进行清理。为保证基坑开挖的准确性，同时保证有足够的安装空间，基坑开挖前应标记涵洞位置，开挖宽度应满足最小基础宽度要求，开挖完成后应及时检查相关技术指标。基坑不稳定或基坑空间受限时，可通过支护减小开挖范围，支护注意事项引自公路桥涵施工技术规范(JTG/T3650-2020)o8.3.2地基处理为保证波纹钢管涵洞的地基承载力，应针对不同的地基进行相应的处理，处理方法引自公路桥涵施工技术规范(JTG/T3650-2020)o8.3.3铺筑
45、垫层和浇筑基础为保证波纹钢管涵洞受力均匀，闭口结构物的垫层应与其底拱相适应以提供足够的支撑，同时应限制粒径的大小，防止破坏镀锌层和单点的应力集中。拆模时间和回填时间应严格控制，防止基础破坏。8.4 管节拼装8.4.1 整体式波纹钢管涵洞安装为保证整体式波纹钢管涵洞的安装质量，提出相应的安装要求，要求引自公路涵洞通道用波纹钢管(板)(JTT791-2010)o运输、装卸过程中应采取临时措施，防止镀锌层破坏和管节变形。8.4.2 拼装式波纹钢管涵洞安装为保证拼装式波纹钢管涵洞的安装质量，提出相应的安装要求。由于波纹钢板件之间的焊接质量难以保证，因此宜采用搭接配合高强螺栓的连接方式，根据工程经验限定
46、了最小搭接长度和错缝距离。螺栓的预紧力扭矩要求引自公路工程质量检验评定标准第一册土建工程(JTGF80/1-2017)第9.6.2条。为防止渗水，拼接缝位置应设置防渗密封条，防渗密封条宽度不宜小于搭接重叠宽度，长度为搭接缝全长，并应在接缝处采用双组分聚硫密封胶等进行防渗处理。高强度螺栓的钢垫片和螺帽处，也应采用双组分聚硫密封胶等密封防渗处理。环向拼装时规定了管片叠放顺序，避免接缝渗水。8.5 结构性回填为充分发挥土-钢相互作用，对结构性回填材料进行了规定,要求引自公路涵洞设计规范(JTG/T3365-02-2020)第3.3.9条。针对闭口结构楔形部位压实困难的问题，结合工程实践经验，可采用水
47、密法压实。为保证压实效果，对压实分层厚度、压实度进行了规定，要求引自公路涵洞设计规范(JTG/T3365-02-2020)第3.3.9条。施工过程中应注意结构的稳定性，严格控制重型机械的施工范围。为保证压实效果和路基的整体性，根据工程实践经验，推荐了不同施工阶段夯实机械的行驶方向。8.6 上部土层施工为保证结构的稳定性，在最小填土厚度范围内，应严格禁止重型机械的通行。允许车辆通行的最小填土厚度引自公路桥涵施工技术规范(JTG/T3650-2020)第24.7.8条。8.7 洞口施工为保证涵洞的过水能力，应确保涵洞洞口、进出口加固及防护和沟床的施工质量，要求引自公路桥涵施工技术规范(JTG/T3650-2020)第24.1.4条。8.8 质量控制及验收8.9 .1质量控制由于波纹钢管涵洞为一种典型的柔性结构，为保证结构安全,拼装完成、回填过程及回填完成
