本文选择某高速公路工程项目多孔钢波纹管涵洞施工安装，进行空间有限元模拟分析，探讨施工中的控制要点。应用的涵洞为2孔直径6.5m的钢波纹管，壁厚4.5mm，波距400mm，波高150mm，波峰和波谷半径90mm，钢材采用Q345。

二、建立计算模型

钢波纹涵管简化为板单元，涵洞周边土体采用六面体8节点三维实体单元，土体以共用节点的形式与钢波纹涵管连接。为了使计算更符合实际情况，考虑到波纹管周围采用不同土体的实际施工，折扣波纹管周围砂土材料的特性，结构中的材料分别和计算模型如图1所示。

三、计算结果

(1)恒载作用是涵洞顶部周围的土为砂土时，在填土恒载作用下，分别取土弹性模量为20MPa、30MPa、40MPa和50MPa，土体重量为20kN/m3土体弹性模量取不同值时，波纹管变形发生变化的计算表明，随着土体弹性模量的增加，拱顶的最大位移呈线性减少倾向。恒载计算还表明，考虑到不良基础，无论顶部填土作用如何，结构都会产生较大的垂直刚体位移，管涵两侧的土体位移大于管涵部分位移，该部分位移由土体自重产生，符合施工阶段的分层填充过程。

(2)活载作用考虑不同的土体，参考无视填土作用的道路桥涵洞通用设计规范(JTGD60-2004)中的车辆负荷(总重55t)模拟活载作用，按规范配置，将车辆后轴车轮作用于涵洞顶部，最大变形根据上述车辆负荷的作用，波纹管的最大位移出现在拱顶附近，为12.08mm。波纹管等效果力小，最大只有14.0MPa。根据图3的计算，波纹管底部楔形区域变形较大，该区域土体应力也较大，大部分由该区域传递，因此在施工中充分压实该区域，使传递负荷更加顺畅，减少变形。

四、结论

(1)填土压实度在一定程度上反映弹性模量，即压实度越大弹性模量越高，波纹管的变形随填土弹性模量的增加而减少，施工时将填土分层压实，达到高压实度，减少变形。（2）在恒载作用下，结构产生较大的刚性位移，且波纹管两侧土体位移大于波纹管的位移；由于该部分位移主要是整体位移，又是施工阶段的恒载产生的，表明施工恒载对钢波纹管的影响很小。（3）考虑不良地基影响，在活载作用下，波纹管最大应力仅为14MPa，最大竖向变形为12.08mm，可见波纹管的变形起主要控制作用。(4)底部楔形区土体应力大，该区波纹管变形大，施工中应加强该区填土施工控制。

钢波纹管桥涵洞工程推广应用，不但能够节约大量的建设资金，还能够缩短工期，实现桥涵洞小型构件设计和施工规范化、生产制造的机械化和工厂化，其意义和影响深远。因此，必须引起各级道路主管部门领导的充分重视，积极引进和开发钢波纹管桥涵洞道路工程设计和施工的先进技术、材料和设备。本文对多孔钢波纹管在施工中的应用有限元分析也作为同类道路工程的实施参考。

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