波紋管目前在的研究現狀
據統計,世界上的波紋管誕生在1784年,1896年美國進行波紋板通道、涵管的研究,并應用于涵洞;1913年波紋板涵洞被應用于英國蘇格蘭愛丁堡近鄰的農場灌溉;1931年澳大利亞建成8m汽車通道一座;1990年《日本高速鐵路設計規范》制定了波紋管設計技術規范。隨著波紋管在世界各地的安裝使用,證明了這種結構物在各種使用情況下的通用性,而且其壽命已超過了設計壽命。
在美國、加拿大等,波紋管涵已被廣泛用于公路工程,并制定了設計、制造及施工安裝手冊,積累了較為成熟的波紋管涵設計理論及修建經驗。韓國自1997年開始研究應用鋼波紋管涵洞,主要采用北美的相關技術,
到2004在韓國相繼修建了700余處波紋管板涵。目前非洲多數在基礎設施建設中也大量使用波紋管涵洞。美國鋼鐵學會AISI出版的Modern Sewer Design(1999年版),以及美國鋼鐵學會AISI和加拿大鋼波紋管協會共同出版的Handbook of Steel Drain-age &Highway Construction PRODUCS(2002年版)等手冊系列地討論了鋼波紋管排水管道和涵洞的應用、設計、施工。表1-1為其不同類型鋼管應用的大小、波形、厚度和形狀,其所采用的技術及要求。
AISI不同類型鋼管應用的跨徑、波形、厚度和形狀
管類型 跨徑(或直徑)(mm) 波形(mm) 厚度范圍(mm) 形狀
鋼波紋管
150-450 38x6.5 1.32-1.63 圓形
150-900 51x13 1.32-2.01 圓形
300-2400 68x13 1.32-4.27 圓形、管拱
1350-3600 75x25 1.63-4.27 圓形
1350-3600 125x25 1.63-4.27 圓形
1350-3600 75x25 2.01-4.27 管拱
1800-3000 125x25 2.77-4.27 管拱
1500-8010 152x51 2.82-9.65 圓形、管拱、橢圓或其他形狀
從的研究和應用看,對鋼波紋管涵洞的受力研究較少,研究主要側重在問題上,設計多為較保守的經驗方法。
波紋管在國內研究狀況
①與研究相比較,國內研究主要在以下幾個方面具有較多的創新。
鋼波紋管涵洞應用技術主要以美國、加拿大等為先導,韓國、日本等在美國、加拿大等的基礎上進行引進、優化形成本國的相應技術。但那些波紋管形狀和波形參數存在共同點:波高與波長之比較小(簡稱淺波形,
一般比值1/6-1/3)。淺波形能節約的用鋼量,可以提供相對均勻的應力分布;但適應變形的能力受到限制。該項目主要采用探波形,波高與波長之比為1/2左右,能夠適應復雜的基本條件的變形條件。
②關于公路鋼波紋管涵洞的受力,盡管相關研究部門做了測試,但關于應力分布特征并未有明確結論;該項目通過實驗并結合有限元模擬得出應力隨波形、斷面、填土高度等的分布規律,并不同管徑、不同壁厚、不同填土的公路鋼波紋管涵洞其等效應力和撓度的規律。
③關于公路鋼波紋管涵洞設計多采用經驗法;該項目推薦反開槽法施工對應的不同管徑、不同管頂填土高度時的壁厚,以指導設計。