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1、2016/10/23 1 符锌砂教授 华南理工大学 钢波纹板桥涵结构设计及 地下管廊工程应用研究 主 要 内 容 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 钢波纹板产品及结构参数钢波纹板产品及结构参数 钢波纹板桥涵设计理论及方法钢波纹板桥涵设计理论及方法 地下综合管廊及海绵城市中的应用地下综合管廊及海绵城市中的应用 钢波纹板产业现状及发展趋势钢波纹板产业现状及发展趋势 钢波纹板施工技术及危桥加固钢波纹板施工技术及危桥加固 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 什么是波纹钢板什么是波纹钢板？ 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 结构用钢材按规定的规格加工成波形, 从而增大了
2、钢 波纹板的抗弯惯性矩，增加了结构的强度和刚度。 波纹钢板结构受力原理波纹钢板结构受力原理 2016/10/23 2 波纹钢管(板)作为一种典型的空间结构具有钢结构良好的工程特性， 波纹钢(板)结构修筑桥涵通道具有混凝土结构不可替代的优势. 这是金迪公司完成的部分桥梁、涵洞、隧道及危桥加固项目。 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 视频演示:钢波纹 板桥涵工程示例 波纹钢管(板)作为一种典型的空间结构具有钢结构良好的工程特性， 波纹钢(板)结构修筑桥涵通道具有混凝土结构不可替代的优势. 这是金迪公司完成的部分桥梁、涵洞、隧道及危桥加固项目。 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领
3、域 视频演示:钢波纹 板桥涵工程示例 1、隧道、涵洞 钢波纹板结构主要应用领域钢波纹板结构主要应用领域： 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 2、中小跨径桥梁、通道 钢波纹板结构主要应用领域钢波纹板结构主要应用领域： 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 2016/10/23 3 3、城市下水管、雨水管、污水管 钢波纹板结构主要应用领域钢波纹板结构主要应用领域： 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 4、地下管线共用管廊或地下管线保护用管 钢波纹板结构主要应用领域钢波纹板结构主要应用领域： 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 5、旧桥、涵加固，改扩建工程涵洞
4、接长等 钢波纹板结构主要应用领域钢波纹板结构主要应用领域： 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 6、应急、抢险救灾、临时便道等 钢波纹板结构主要应用领域钢波纹板结构主要应用领域： 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 2016/10/23 4 波纹钢管波纹钢管( (板板) )桥涵结构技术特点桥涵结构技术特点 强度高、耐久性好由于波纹的存在，提高了结构的强度和刚度，可以作为高可以作为高 填方路基的桥涵结构填方路基的桥涵结构；波纹钢板的热镀锌等表面处理，增强了结构的抗腐蚀能力， 具有很长的耐久性，使用寿命长达百年使用寿命长达百年 受力性能好、抗变形能力强波纹钢板结构是一种柔性结构
5、物，不但具有一 定的抗震能力，而且能适应各种复杂地形，适应较大沉降和变形适应较大沉降和变形；基础处理简单基础处理简单， 能有效解决桥头跳车问题解决桥头跳车问题 造价低、经济性好比传统的钢筋混凝土桥涵造价低，对于跨径2米以上的涵 洞以及各种跨径小桥，可节省直接投资可节省直接投资20%30% 施工简便、工期短、节省人工，无需工后养生及养护仅是现场拼装， 不受天气、地形、模板等其他因素限制，现场安装不需使用大型设备，安装方便； 节省人工；工期可缩短工期可缩短7070% % 资源、环保、节能节约大量的石材、水泥 ，有利于节能环保，具有显著的社 会效应和经济效益 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用
6、领域 视频演示:波纹钢 板结构优势 施工实例（美国，1933年） 钢波纹板桥涵结构国内外应用状况钢波纹板桥涵结构国内外应用状况 国外有近百年的应用历史，现在，世界各国的标准及规范齐全，应用非常广泛，技术已非 常成熟实用。 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 国内最早使用波纹钢管涵洞是在二战时期，至今仍性能良好 国内钢波纹管涵的应用已有十余年历史，在我国东北、华北、 西北、及华东地区已开始大规模应用；目前在全国已大范围推 广使用 钢波纹板桥涵结构国内外应用状况钢波纹板桥涵结构国内外应用状况 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 钢波纹管涵洞工程实例钢波纹管涵洞工程实例 地下通道
7、地下通道地下通道地下通道 防落石隧道防落石隧道排水管排水管 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 2016/10/23 5 钢波纹管涵洞工程实例钢波纹管涵洞工程实例 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 钢波纹管涵洞工程实例钢波纹管涵洞工程实例 桥梁桥梁（美国美国ALASKA高速公路高速公路，1950年代施工年代施工）桥梁桥梁（跨径跨径24米米，高度高度12米米。Whitehorse Creek 加拿大加拿大） 桥梁桥梁（Ontario,Span13.5m,Rise5.8m,Length25m，加拿大加拿大） 视频演示:钢波纹 板桥涵工程示例 工程技术背景及应用领域工程技术背景
8、及应用领域 图片为路拓公司在玉树地震中提供的金属波纹管用于紧急抢修建造的临时道路便桥 至今国内已颁布了关于波纹钢管(板)涵洞的规范有： 1.公路涵洞设计细则(JTG/T D60-04-2007) 该规范在P13 页列出了波纹钢管(板)涵洞的适用跨径，摘录如下： 该规范在P14 页建议了波纹钢管(板)涵洞的适用条件，摘录如下： 4.2.7 钢波纹管涵洞适用于地基承载力较低，或有较大沉降与变形的路基。 2.公路桥涵用波形钢板(JT/T 710-2008) 3.公路桥涵通道用波纹钢管(板)(JT/T 7912010) 4.内蒙古自治区地方标准公路波纹钢管(板)桥涵设计与施工规范(DB 15 / T6
9、45-2015) 该规范是在内蒙古对波纹钢板结构多年应用的基础上编制的，给出了较完善的构造、设计、计算 方法和公式，较全面的列举了波纹钢板的规格，是国内相对较成熟的规范，其计算公式主要参 考了加拿大设计规范。 国内行业标准国内行业标准 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 国内行业标准国内行业标准 2016/10/23 6 为顺应波纹钢板新型桥涵结构这种先进技术的推广应用， 各省交通厅及各大设计院也纷纷编制出版了地方的波纹钢板桥 涵设计标准图，在各省交通厅推行的标准化设计细则中，也将 其作为一种新技术列入标准化设计细则中。如在“湖南省高速 公
10、路标准化设计实施细则”“ 6.8 小桥与涵洞”一节中就明确 提出：6.8.4 大孔径的金属波纹管通道和涵洞（4m）具有良 好的适应地基变形的能力和较好的力学性能，具有安装方便快 捷、耐久性好、工程造价相对节约（相对盖板涵、箱涵或拱 涵）、养护成本降低、有利于施工组织等优点，宜在高填方与 地基承载力较低的路段采用。设计应明确相关施工工艺和质量 验收标准。既然在高填方与地基承载力较低的路段可以使用， 也表明在道路工程中其他条件较好的情况下使用更没有问题。 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 波纹钢板桥涵设计通用图波纹钢板桥涵设计通用图 国内相关省部级设计院编制的设计通用图集国内相关省部级
11、设计院编制的设计通用图集 为顺应波纹钢板新型桥涵结构这种先进技术的推广应用，很多设 计及科研院所也纷纷开展了波纹钢板的理论和应用研究，如中交第一 公路勘察设计研究院就专门成立了“道路波纹钢结构研发中心”，中 交二院也成立了专门的项目研究组，从工程应用角度对波纹钢板结构 展开研究。中交第一公路勘察设计研究院、中交第二公路勘察设计研 究院、江苏省交通规划设计院、江西省交通规划设计院、河北省交通 规划设计院、广东省公路勘察设计院等省部级设计院纷纷编制了地方 波纹钢管(板)桥涵设计通用图，对该新技术的应用和发展提供了有力 的技术支持，这也为波纹钢板作为一种新型桥涵结构在国内大规模推 广应用创造了有利条
12、件。 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 主 要 内 容 工程技术背景及应用领域工程技术背景及应用领域 钢波纹板产品及结构参数钢波纹板产品及结构参数 钢波纹板产业现状及发展趋势钢波纹板产业现状及发展趋势 地下综合管廊及海绵城市中的应用地下综合管廊及海绵城市中的应用 钢波纹板桥涵设计理论及方法钢波纹板桥涵设计理论及方法 钢波纹板施工技术及危桥加固钢波纹板施工技术及危桥加固 波纹钢板产品及结构参数波纹钢板产品及结构参数 P P 一般分为标准波形（波距200mm，波高55mm）和大波形 （即波距大于200mm，或者波高大于55mm），波距、波 高主要根据钢波纹板结构的跨径大小而定， 钢波纹
13、板的结构参数：波形（波高、波距）及板厚。波形是 表征钢波纹板结构参数的重要指标。 2016/10/23 7 波纹钢板产品及结构参数波纹钢板产品及结构参数 波纹钢板材料及防腐波纹钢板材料及防腐： 国内钢波纹板一般采用Q235钢板制作，钢波纹板屈服 强度不应小于235MPa，抗拉强度不应小于375MPa。 如金迪公司生产的产品全部采用的湖南涟钢Q235和 Q345两种型号钢板，以保证产品的最终质量和结构安 全。 钢波纹板的防腐措施国内外普遍采取“热浸镀锌+涂装 沥青”的长效防腐方法，公路桥涵通道用波纹钢管( 板)(JT/T 791-2010)明确规定了由于桥涵的钢波纹板 的镀锌量要求。国内外研究及
14、应用结果表明，在一般的 道路环境下，钢波纹板结构采用热浸镀锌工艺、并在管 的外侧采取涂抹沥青防腐等措施，结构物的使用寿命可 达到100 年以上，其服务年限完全能满足各类公路的需 求。 波纹钢板产品及结构参数波纹钢板产品及结构参数 波纹钢管(板)产品主要有整管式、拼装式两种形式。整管式一般为孔径2 米以内的圆形整体钢波纹管，在涵洞工程施工中采用整管节纵向对接拼 装、用法兰螺栓连接，整体钢波纹管适用于小孔径的涵洞。拼装式则是 由一片片弧状的钢波纹板分片拼装而成，根据圆弧半径大小，可以拼接 成各种跨径的桥涵结构。 整体式钢波纹管整体式钢波纹管 波纹钢板产品及结构参数波纹钢板产品及结构参数 波纹钢管(
15、板)产品主要有整管式、拼装式两种形式。整管式 一般为孔径2米以内的圆形整体钢波纹管，在涵洞工程施工 中采用整管节纵向对接拼装、用法兰螺栓连接，整体钢波纹 管适用于小孔径的涵洞。拼装式则是由一片片弧状的钢波纹 板分片拼装而成，根据圆弧半径大小，可以拼接成各种跨径 的桥涵结构。 拼装式钢波纹管拼装式钢波纹管 波纹钢板产品及结构参数波纹钢板产品及结构参数 波纹钢管波纹钢管（板板）的构造拼接的构造拼接： 国内外波纹钢管(板)的连接方式目前主要采用整体结构良好的波峰波谷搭接的波 形连接方式，并已逐步取代法兰连接方式。 紧固件均采用国标10.8级高强度紧固件，其强度和规格均满足力学要求，且不 低于管材强度
16、要求。 密封材料采用耐久性能较好的橡胶密封圈或石棉盘根密封条。 2016/10/23 8 波纹钢板产品及结构参数波纹钢板产品及结构参数 波纹钢板生产流程波纹钢板生产流程： 以金迪公司波纹钢板生产线为例，波纹钢板的生产工 艺及过程包括钢板的开卷、校平、剪切下料；机械手 送料；数控冲孔；波形（罗拉）冷弯成型；弯弧；热 浸镀锌；产品检验，成品入库等。 开卷、校平、剪切下料 波纹钢板产品及结构参数波纹钢板产品及结构参数 生产工艺及流程生产工艺及流程 热浸镀锌后的成品 数控冲孔罗拉成型 弯弧 波形钢板结构断面形式波形钢板结构断面形式： 波纹钢板产品及结构参数波纹钢板产品及结构参数 波形钢板结构断面形式波形钢板结构断面形式： 从钢波纹板结构受力及生产、安装等角度考虑，圆形 钢波纹管的涵洞，半圆及部分圆弧的桥梁结构是使用 最多的结构形式。 如图所示为以跨径10米的钢波纹板低拱桥梁，就是由 不同半径的波纹钢板拼接而成。由于拼装式波纹钢板 便于运输，也适应各种跨径、各种
