埋置式结构的设计通常忽略管节连接接缝处的纵向、横向和环向 应力环向接缝的设计假定仅考虑其横截面上的平面载荷（弯矩和推 力），而不考虑沿结构纵向不均匀载荷和/或不均匀地基（管基）引 起的纵向弯矩和剪力然而，国外的大量观测表明，如果用于连接波纹钢管管节的环向 接缝（管箍或法兰）强度不够，或构造不合理，由纵向地基刚度的变 化引起的纵向内力可能会引起结构局部破坏，使得水或土壤向管内渗 透，从而造成土壤支撑的损失，甚至引起结构坍塌设计应要求结构长度范围内的地基和管基具有较均匀的物理性 质和厚度但是经验表明，大多数结构施工时很难达到理想的现场条 件，而且填筑过程中也很难避免纵向不均匀载荷的出现因此，如果 结构纵向地基刚度差异较大，或上部填土厚度变化较大，则应考虑纵 向内力的影响对环向接缝进行设计2009年5月，AASHTO和FHWA联合委托美国公路合作研究组织 NCHRP 开展了一个专项研究，通过现场试验、实验室试验和有限元分 析，研究了柔性和刚性涵洞的环向接缝在纵向不均匀的施工条件、支 承条件和荷载条件下的力学性能环向接缝包括两种连接形式：一种 是不传递弯矩的连接，入套环或套管连接，称为 “弯矩释放型连接 ” （moment-release joints）；另一种是可传递弯矩的连接，如管箍连 接或焊接连接，称为“弯矩传递型连接” （ moment-transfer joints）。
该研究项目于 2012 年 4 月完成，其成果和结论已提交 AASHTO 公路 小组委员会审议，计划作为AASHTO LRFD公路桥梁设计规范的修订内 容本节摘要介绍该项目的部分研究成果，供国内工程技术人员进行 波纹钢埋置式结构设计时的参考波纹钢埋置式结构的环向接缝实际应验算：（1） 弯矩释放型连接和弯矩传递型连接抵抗竖向剪力的能力2） 弯矩传递型连接抵抗纵向弯矩的能力3） 弯矩传递型连接抵抗轴力的能力（假定弯矩释放型 连接不具备传递轴向拉力的能力）4） 弯矩释放型连接适应纵向转角的能力该项目着重研究了接缝处纵向弯矩的影响，并给出了弯矩、剪力 和转角的简化计算公式和按弹性地基梁进行有限元分析的方法，而对 轴向拉力则没有进行详细的研究这里介绍弯矩、剪力和转角的简化 计算方法波纹钢埋置式结构环向接缝的简化计算考虑图 5-40 所示的设计 模型1） 波纹钢埋置式结构拱顶填土产生的乘系数的竖向土压力 （kN/m ）按下式计算：W =a VAFF ODHE D S式中：a D—土压力载荷系数；VAF—竖向土拱系数，对于波纹钢管，取1.0；S—拱顶填土的重度（kN/m3 ）OD—波纹钢管的外部直径；H—波纹钢管起拱线以上的填土厚度。
仏+LLDFJ/Zfl+LLDF'/f订』仏t I.tDF ff)图 5-40 计算柔性管环向接缝处的剪力、弯矩和转角的简化模型a）均布土荷载作用于两节位于不同刚度土壤上的管上；b）地面 活载位于接缝中心，引起最大转角；c）地面活载位于接缝一侧，引 起最大剪力（2）地面上乘系数的活载 （kN,包括活载系数，动力增计值）通过填土的分布后，折算到直接作用于波纹钢管上的荷载的比值O按下式计算：min ODW + LLDFH）W = 0—W+LLDFH0式中：LLDF—活载分布系数；W0 —活载传递到波纹钢管起拱线处的分布宽度（m）3） 对于弯矩传递型连接，作用于环向接缝上的剪力（kN ）和弯矩（kN• m）设计值分别为：Vj-d=0.15翼九wPv卜 LL + LLDFHOM = 0.05比 + WpLmj-d 九 2 L + LLDFHO式中:1+e-^Hsin/L - cosZL )-/lh . /Le 2 sin h 2_2/2_ k OD/ — 4 —soil 4 4EIksoil —土壤的刚度（ kN / m3 ） ，对于波纹钢管的结构性回填，一般 取 30 000kN /m3；El—波纹钢管按弹性的基梁考虑的纵向整体抗弯刚度（kN/m3）。
4) 对于弯矩释放型连接，作用于环向接缝上的剪力(kN)和转角(rad )设计值分别为:W wPvV = 0.15— + l- j-d 九 L + LLDFHOc W 九 wPrj-d6 = 0.091—e + 一k OD L + LLDFH soil O式中：4九 ^h • ^Lr 二 e 2 sin—hk OD 2soil。