钢波纹管材料在公路工程中的应用

《钢波纹管材料在公路工程中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第一章绪论§1．1问题的提出钢波纹管涵具有自重轻、运输方便、施工简单且施工工期短、造价低、对地基扰动小、对基础要求较低、适应变形性能好等优点，同时它还具有良好的抗拉、抗剪和抗疲劳能力。钢波纹管涵与水泥混凝土涵在结构上有着截然不同的特性，钢波纹管涵在结构上具有横向补偿位移的优良特性，充分发挥了钢材抗拉性能强、抗变形性能优越的特点，能够满足多年冻土、软土、膨胀土、湿陷性黄土等因地基因素引起不均匀沉降对涵洞结构应力及应变的特殊需求。因而，钢波纹管涵洞具有较为广阔的应用前景。波纹管最早诞生于英国(1784年)，1896年美国率先进行波纹板通道、涵管的可行性研究，并首次应用于涵洞，191

2、3年首条波纹板涵洞被应用于英国苏格兰爱丁堡近邻的农田灌溉，1923年美国铁路工程协会在伊利诺斯州中央铁路进行波纹板通道的测试，1929年加拿大首座波纹管用于煤矿中。1931年澳大利亚首次建成8m波纹管汽车通道一座，1990年《日本高速公路设计规范》制定了波纹管设计技术规范。随着波纹管在世界各地的安装使用，表明了该结构物在各种使用情况下的通用性，而且其寿命已超过了设计寿命。我国在解放前及解放初期也曾应用过钢波纹管涵。1965年云南公路局在滇缅公路的大修中曾挖掘出一段钢质波纹管的过水涵管，被证实为笫二次世界大战时期安装的(从美国进口)。1998年9月在上海浦东高桥地区挖掘出一段直径

3、为1米的过水波纹管涵洞，被考证为1948年安装，用于当时的军事便道。20世纪50年代修建青藏公路不冻泉段时曾将波纹管涵应用于抢修工程，到20世纪70年代开挖出时发现其使用状况良好。改革开放后，深圳及大同煤矿均曾进口过钢波纹管成品进行涵洞施工。然而，由于诸多因素，钢波纹管涵在我国迟迟未能得到广泛应用，直至上世纪90年代末我国才逐步开展了公路钢波纹管涵洞的应用及研究、生产。1997～1999年，在青藏公路多年冻土地区成功地铺筑了3道金属波纹管涵洞，解决了多年冻土地区因融沉和冻胀而导致涵洞破坏的难题。2001～2002年青海省在青康公路(214国道)、宁党公路(227国道)上应用钢波

4、纹管涵洞近200道，黑龙江在大兴安岭加漠公路(省道207)也应用近100道。上海市政等工程中已经逐步研究应用椭圆形钢波纹管作为涵洞、通道。尽管近年来钢波纹管涵洞在我国交通领域中的应用日趋广泛，但至今还没有形成钢波纹管涵洞的设计、生产及施工规范。为加强钢波纹管涵洞的推广应用，发挥科技生产力的巨大效应，改善我国公路工程涵洞结构形式，降低造价，需要开展相应的专题研究，以作为设计、施工的参照。§1．2国内外研究概况§1．2．1国外研究现状在美国、加拿大等，波纹管涵已被广泛应用于公路工程，并制定了设计、制造及施工安装手册，积累了较为成熟的波纹管涵设计理论及修建经验。美国钢铁研究会AISI

5、出版的ModernSewerDesign(1999年版)，系统的讨论了钢波纹管排水管道和涵洞的应用、设计、施工。从国外的研究与应用看，国外对钢波纹管涵洞的受力研究较少，研究主要侧重在防腐问题上，关于设计多为较保守的经验方法。美国加利福尼亚州调查了数百道涵管的条件，并得出了预估寿命与PH值和电阻率的方法和设计图，该图被美国钢铁研究会(AISI)作为规范。研究中考虑了钢波纹管涵洞耐久性在土壤腐蚀、水腐蚀方面的联合效应，且这些涵洞未接受特殊的维护处理。在1978年，美国钢铁学会AISI针对81个道位于佛罗早达州、明尼苏达州、达科塔南部、犹他、加州、俄亥俄州、印地安那州、北卡罗莱那州、

6、维吉尼亚马里兰和堪萨斯州的钢波纹雨水管进行了调查。研究表明，8l道雨水管中77道保持良好状况。雨水管的使用时间为16～65年。四道需要维修的平均使用32年，其中1道处于极端腐蚀的环境中。在1986年，美国钢波纹管协会NCSPA与美国钢铁学会AISI合作，调查研究了钢波纹雨水管和涵洞的腐蚀及使用条件。被调查的管安装在22个州，使用时间为20～74年，土壤电阻率从1326到77000Q-cm，PH值从5．6到10．3，包括镀锌和涂沥青的管。研究表明在大部份被调查的管中土壤环境的腐蚀是相对较小的。严重的腐蚀典型地局限在管内壁。管内壁应进行涂装和覆盖。数据表明，涂装后的CSP系列在一些

7、土和水环境下可提供100年的寿命。2数年以来加拿大已经开展了许多研究。其中最早的是1967年GOLDER开始的研究。安太略省西南方的CSP试验证实：用加州方法预测服务寿命在当地条件下是合适的。1993年，英国哥伦比亚运输部检查了21个结构板和有镀锌保护层的钢波纹管内壁，其安装时间皆超过20年，最早的是在1933年安装的。试验将37mm直径的管取样片，在试验室检测覆盖层厚度。检测土壤和水PH值和电阻率。试验估计除2个结构外，服务寿命超过100年。在1988年，亚伯达省开展了一个综合研究，检测2