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DBJT45／T 014-2020 公路钢波纹管涵洞设计施工技术指南.pdfDBJT45/T01420205.2.2涵洞布设时，下列情况不宜选用钢波纹管涵洞，如需设置应进行特殊设计：a)陡坡涵；b)沿海中度、重度腐蚀环境下和雨量大且水流砂石含量大的地区。5.3结构类型5.3.1钢波纹管涵洞其结构组成如图1所示。a）单孔结构b）多孔结构注：1一管基；2一钢波纹结构：3一回填材料。图1 钢波纹管涵洞典型横断面5.3.2钢波纹管涵洞根据截面形状可分为圆管形、管拱形、竖直椭圆形、水平椭圆形等，如图2所示。dhdha)圆管形b)管拱形1hdhb）竖直椭圆形d）水平椭圆形注：d一结构的有效跨径；d一结构的竖向计算直径；R一结构的有效矢高：h一拱顶以上结构性回填区高度b—结构单侧结构性回填区宽度；r一结构拱顶曲率半径；n一结构拱胶曲率半径：—结构拱底曲率半径。图2钢波纹管涵洞尺寸详图6
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5.4.1河沟纵坡较陡、泥石流地区，或人烟稀少、清淤不便的地区，宜根据地形条件和植被情况在进 水口设置防堵栅栏。 5.4.2对冲刷严重的结构，应在洞身底部内壁一定高度范围全长设置内衬进行防护处理。内衬顶部应 高于常水位 0. 2 m~0. 5 m。
5.5.1钢波纹管涵洞设计标准孔径、洪水频率、设计使用年限应符合JTGB01的规定。 5.5.2钢波纹管涵洞斜交时宜采取斜交正做的方式。当采用斜交洞口时，应进行端部特殊设计。 5.5.3当涵底纵坡>6%时，应对结构进行分段加固，限制其位移。 5.5.4涵洞沿曲线布设或分岔布设时，可以通过弯头、三通等构造连接成整体结构，
GB/T 6290-2013 夹扭钳和剪切钳 通用技术条件5. 6 水力水文计算
表1螺旋形钢波纹管涵结构的糙率n
表2环形钢波纹管涵结构的糙率n
表3拼装钢波纹管结构的糙率n
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6.1.1螺旋钢波纹管采用连续热镀锌钢板及钢带时，其性能、尺寸、外形、重量及允许偏差应符合 GB/T2518的规定，且厚度的下偏差应不小于零。 6.1.2环形钢波纹管、拼装钢波纹管的材料采用碳素结构钢时，其性能应符合GB/T700的要求，其尺 寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T709的规定，且厚度的下偏差应不小于零。 6.1.3环形钢波纹管、拼装钢波纹管的材料采用低合金高强度结构钢时，其性能应符合GB/T1591的 要求，其尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T709的规定，且厚度的下偏差应不小于零。
6.2.1管箍、法兰盘的材料采用碳素结构钢时，其性能应符合GB/T700的要求，其尺寸、外形、重量 及允许偏差应符合GB/T709的规定。 6.2.2法兰盘的材料采用角钢时，其性能应符合GB/T700的要求，尺寸、重量、允许偏差应符合 GB/T706的规定。 6.2.3连接件采用高强度螺栓、螺母时，强度等级应不低于8.8级，其力学性能指标应符合GB/T123 的规定。 6.2.4高强度螺栓、螺母规格为M12、M16、M20、M24，螺栓长度宜为30mm～70mm 6.2.5结构用高强度垫圈应符合GB/T1230的规定，其力学性能指标应符合GB/T1231的规定，
采用的型号应符合GB/T12467.1的要求：焊接材料的质量应符合JB/T3223的要求。
5.4.1密封材料应具有弹性、防渗透性和耐腐蚀性，并应填塞紧密。对于密封要求较高的项目，则应 选择与板片粘结力强、使用年限长、耐久性高的密封材料。 6.4.2密封材料可采用聚乙烯发泡材料、天然橡胶、氯丁橡胶、EVA泡沫板或耐候密封胶等
6.5.1常用的金属涂层符合
6.5.1 常用的金属涂层符合以下要求： a) 热浸镀锌应采用GB/T470规定的1号锌或0号锌，钢表面处理的最低等级为Sa2.5，热浸镀 锌层技术质量应符合表4的规定； b 当采用静电喷涂等其他防腐方法代替热浸镀锌时，应有实验验证资料，其防腐性能不低于表 规定的热浸镀锌方法的相应要求。 6.5.2金属涂层质量要求见表4。
表4金属涂层质量要求
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6.5.3金属涂层的表面补充涂装、喷涂沥青时，符合以下要求
5.3 a 当采用涂装时，涂装材料的品种、规格、性能等应符合JT/T722的规定。涂装的总厚度应 >0.12mm，表面应均匀光滑、连续，无肉眼可分辨的小孔、空间、孔隙、裂缝、脱皮及其他 缺陷； b 当采用喷涂沥青时，沥青材料的制备和施工应符合国家相关环保政策和规定的要求。沥青涂层
6.7.1结构性回填材料应具有良好的透水性，并不得含有腐蚀性化学物质。结构性回填材料一般包括 结构性回填土和受控低强度材料。其中结构性回填土宜优先采用砾类土、砂类土，或采用砾石、碎石与 细粒土的混合料：当细粒土的成分为黏性或粉土时，所掺入的石料体积应占总体积的2/3以上。受控 低强度材料则用集料、胶凝材料、水和添加剂按一定配比（见6.7.6）拌合而成。 6.7.2结构物0.3m范围内，结构回填材料粒径不得超过钢波纹管波高的1/2且不得含有尖角石块， 6.7.3结构性回填土按表5进行分类。
表5结构性回填土的分类
6.7.4结构性回填土的容重常用实验确定，无实验资料时按表6取用 表6结构性回填土的容重
6.7.4结构性回填土的容重常用实验确定，无实验资料时按表6取用
表6结构性回填土的容
类型结构性回填土的压缩模量按表7线性内插取
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表7结构性回填土的压缩模量
6.7.6受控低强度材料：
受控低强度材料是用集料、胶凝材料、水和添加剂按一定配比拌合的流动性填料。集料为细骨 料或粗骨料或二者皆有；胶凝材料主要为水泥、粉煤灰；添加剂有引气剂、早强剂等； O 受控低强度材料是一种具有高流动性，在自重作用下无需或仅需少许振捣，可自行填充而形成 的具有一定强度、自密实结构的回填材料，其28d抗压强度为0.6MPa～3.0MPa。在实际运 用中，可按集料、粉煤灰、水泥和水以72%：8%：3%：17%（按质量）的配比进行配合比 试验，其28d抗压强度控制在0.6MPa～1.1MPa。受控低强度材料一般仅用于管沟法施工时空 间受限的情况，且不得用作管基，可参照混凝土类似的方法浇筑。
7.1.1根据使用条件和环境要求，公路钢波纹管涵洞可按附录C的流程图进行设计。 7.1.2钢波纹管涵洞应按承载能力极限状态进行设计，对结构承载力、塑性铰、连接件进行验算。 7.1.3承载能力极限状态设计可按附录C中图C.2进行设计 7.1.4对于孔径>10m的钢波纹管涵洞，建议同时采用有限元法等数值计算方法对结构设计进行校核 7.1.5波形选择应与孔径相匹配，板厚根据计算确定。选用钢板的厚度宜≤10mm，应≤12mm
7.2.1承载能力极限状态的设计作
承载能力极限状态的设计作用符合以下规定： 永久作用应考虑结构顶部所有恒载； 可变作用应分别考虑施工阶段的施工车辆荷载及运营阶段的车辆荷载； 地震作用应符合JTGB01的规定。
a）永久作用应考虑结构顶部所有恒载； b 可变作用应分别考虑施工阶段的施工车辆荷载及运营阶段的车辆荷载； C 地震作用应符合JTGBO1的规定。 7.2.2 按承载能力极限状态进行作用效应组合，取最不利效应组合E进行设计，E应根据不同阶段计 算： a 对于结构承载力验算、连接件验算或运营阶段的塑性铰验算： 1）运营阶段的永久作用与可变作用组合，按式（1）计算：
运营阶段的永久作用与地震作用组合，按式（2
Ea =(YGG,YoQ)
Ed =(YGG,YEE.).......
Ed =(YGG,YEE.).......
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）对于施工阶段塑性铰验算，应取施工阶段的永久作用和可变作用组合，按式（3）计算
(YGG,YoQc) .....
式中： Ed 设计作用组合效应； YGYaYe—永久作用、可变作用、地震作用的组合系数，按JTGD60的规定取值； G一永久作用； 一运营阶段的可变作用； Q 施工阶段的可变作用； E 竖向地震作用。
3.1钢波纹管涵洞中由永久作用产生的管壁压力应按式（4）、式（5）计算：
7.3.1钢波纹管涵洞中由永久作用产
式中： FG——永久作用产生的每延米管壁压力标准值（kN/m）； k一土压力增大系数，可按表8取用； W 拱上填土每延米的重量（kN/m） Es一一土体压缩模量；（MPa）； E一一波纹钢材料的弹性模量：（MPa）； A一单位宽度波纹钢截面面积（mm/mm） 注：计算施工阶段的永久作用产生的内力时，应按当前施工阶段回填高度计算
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表8k系数取值表（续）
注：H和dh/dv不能通过查表得到时，通过线性内插取值
式中： FQ一一可变作用产生的每延米管壁压力标准值（kN/m）； Po可变作用产生的管顶压力(kPa)； mt一多车道折减系数，按JTGD60取值； AL一一跨径长度范围内布置的设计车辆荷载总轴重（kN）； l1，l一沿车道横向和纵向扩散至结构顶部的尺寸（m），按JTGD60的规定计算。 3.4施工阶段可变作用产生的管壁压力（Y。Q）计算方法与运营阶段相同，采用施工临时机械或施 车辆计算。 3.5钢波纹管涵洞仅考虑竖向地震作用，地震作用产生的管壁压力按式（8）计算：
式中： F—竖向地震作用产生的管壁压力标准值（kN/m） FG—永久作用产生的管壁压力标准值（kN/m）； Av—竖向设计基本地震动峰值加速度，见表9； g重力加速度。
7.3.6竖向设计基本地震动峰值加速度AV见表
(YE,E.)=YEF,=YEFGA,/g.....
务向设计基本地震动峰值
7.4.1承载能力极限状态下，结构承载力验算应符合式（9～14）要求：
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式中： ①。一抗压承载力的材料抗力系数，取0.8； Ru一钢波纹结构设计抗压承载力(MPa)； F——运营阶段波纹钢截面压力组合值，取组合值(G,oQ)(GG,E,Q)的最大值； 4 一单位宽度波纹管截面惯性矩（mm/mm） 波纹钢结构的曲率半径（mm） 等效半径（mm） 结构屈曲应力折减系数，对于单跨结构，取1：对于多跨结构，取k，=0.85+0.3S./d， >1时取1； 波纹钢材料的屈服强度（MPa） ks 波纹钢结构管壁与相邻土体的相对刚度系数 波纹截面的回转半径（mm）； 从管顶到管侧土体刚度变化的系数； Sm 多跨结构之间的最小横向净间距； 土体平均压缩模量的修正值（MPa），对于结构的
Esm =Es r 1 "+H+H
H一填土高度（mm）； H²起拱线至拱顶之间竖直距离的一半（mm）； r—结构拱顶处曲率半径（mm）：
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k计算管壁相对刚度的系数，对于除且的Rs 主：结构管壁应根据两条对称的半径线分上、 下两部分验算结构承载力，从竖直线到半径线的夹角 EI 。 = 1.6 + 0.2 1og( ）为分界点。 = 1.6 + 0.2log( El ）为分界点， 载能力极限状态下，塑性铰验算应符合下列要习 施工阶段，见式（15）计算： 6）运营阶段，见式（16～30）计算 p M 12 ≤1.0 phN ph.M p M ≤1.0 phN ChM F M, ≤1.0 g,N. oM F M, ≤1.0 ,N. ,M, DBJT45/T 0142020 0.67 + 0.87( 2d, 2dh dy 2dh 2dh d,d >0.50 d,'2d. (H/d)) 7.4.3用于计算等效线荷载的k值见表10 DBJT45/T 0142020 表10用于计算等效线荷载的k4值 7.4.4 每轴理论轮数应按表 11 确定。 限状态下，纵向螺栓连接验算应符合式（31）的 D,R. ≥Ed ......... 式中： 0—连接件的材料抗力系数。Rs由试验数据得到时，取0.7；Rs无试验数据时，取1.0； Rbs—纵向螺栓接缝的承载力。根据生产商提供的试验数据确定时，接缝强度试验方法应符合附 录D的有关规定：无试验数据时，可根据.JTGD64的规定计算。 8.1.1 钢波纹整体管涵洞： a 螺旋形钢波纹管可采用工厂咬口方式连接或平行式连接； b 环形钢波纹管可采用轴向法兰盘连接或采用半圆管节翻边连接， 3.1.2 钢波纹拼装管涵洞： a 板分片尺寸应由母材尺寸及镀锌、吊装、运输和拼装条件确定； b 波纹钢板件纵、环向均应错缝搭接，环向搭接长度应≥50mm，纵向搭接长度应≥100mm，并应 满足相关标准要求； 8.1.1钢波纹整体管涵洞 DBJT45/T0142020纵向螺栓用于钢波纹板片连接成环，一般布置于钢板波峰及波谷处，沿涵洞纵向可单排或多排。多排时不应超过4排，排距应大于3倍螺栓孔径并符合相关规范要求；波纹管内外两面和紧固连接件等均应进行防腐处理，接缝应进行密封防水防腐处理。8.1.3设置钢波纹管涵洞应满足最小填土厚度要求，并进行结构物承载力验算。其最小填土厚度定义见图3。a)采用波距<380mm的钢波纹板时，其结构最小填土厚度按式（32）计算：(i)600mmmax (ii)dh ×Jd, / d, / 6.(32)(ii)400mm×(d, / d,)2b)采用波距≥380mm的钢波纹板时，其结构最小填土厚度按式（33）计算：(i)600mmmax(ii)d, ×ydh / d, 16min(33)(ii)400mm×(d, / d,)1500mm式中：dh、dy分别为波纹钢涵洞的有效跨径和竖向尺寸（见图3）广西交通运输厅波纹剖面中性轴图3填土厚度与最小填土厚度的定义8.1.4当钢波纹管涵洞的填土厚度小于规定的最小厚度时，不应有施工车辆通行。若施工阶段有不超过设计荷载的施工车辆通行时应满足最小填土厚度要求：如有超过设计荷载的施工车辆通行，应对结构进行验算。8.1.5多孔涵洞并列设置时，如图4所示，C值应满足表12的规定。注：d一结构的有效跨径（mm）：c一结构间最小净距（mm）图4多孔涵洞并列设置最小净距要求17 DBJT45/T 0142020表12多孔涵洞并列设置的最小净距cd. (mm)d≤600600 DBJT45/T 0142020表14管基的最小厚度与宽度地基条件最小厚度最小宽度优质土地基可直接将地基作为管基跨径<900mm200 mm一般性土地基跨径=900mm~2000mm300 mm2 d.跨径>2000mm0. 2 d.岩石地基200mm~400mm，但当填土厚度>5m时，填土每增高1.0m，其厚度增加40mm2 d.软土地基0.3d~0.5d或500mm以上2 d~3 d注：优质土地基指天然地基符合管基的材料性能要求。9.2沉降要求9.2.1钢波纹管涵洞地基的沉降量不得小于两侧结构回填区的地基沉降量。9.2.2钢波纹管涵洞的工后沉降应与路基沉降相同。9.3地基处理9.3.1当地基承载力不满足要求时，应先进行地基处理，处治方案同该路段的路基，处理完成后再填筑管基。9.3.2钢波纹管涵洞不应直接置于混凝土基础和岩石地基等刚性基础上，应在管身与地基之间设置砂砾垫层或其他适宜材料，使其紧密相贴。9.3.3膨胀土地区涵洞管基以下应增设防水土工布隔水处理，基础顶部的涵底两侧可增设透水盲管进行渗排水处理。9.3.4当采空区、岩溶发育区上覆盖层较薄时，应按该路段路基设计要求进行处理，满足地基变形及承载力要求后方可进行管基施工。9.3.5当涵洞纵向位于岩石地基与土质地基的强弱变化区时，应在分界处长度为4d的范围内进行换填，换填材料宜为砂砾。9.3.6对于管拱形涵洞，拱腋区域地基承载力需单独验算，当不满足要求时，应采用级配良好的粗砂或砂砾换填，并充分压实，以满足承载力要求，如图9所示。换填区管基0. 2mX r/r图9管拱拱腋地基的加固20 DBJT45/T 0142020 10.1.1耐久性设计应遵循预防为主、防护结合的原则，根据涵洞环境条件、材质、施工条件和维护管 理条件等，经综合比较确定耐久性措施， 10.1.2钢波纹管涵洞应按表15、表16进行腐蚀与磨蚀等级划分，无实测电阻率值时可按表17参照 取值。 表17常见填料的标准电阻率参考值 10.2涂层与内衬的选择 DBJT45/T014202010.2.1钢波纹管涵洞的耐久性设计应根据腐蚀等级和磨蚀等级，按表18选择使用涂层和内衬，涂层质量应符合6.5的要求。表18波纹钢涵洞涂层与内衬的选择涂层（内衬）类型轻度腐蚀/无磨蚀/无腐蚀重度腐蚀中度磨蚀重度磨蚀与使用条件中度腐蚀轻度磨蚀[1]锌涂层，有底拱，正常流时结VXXX构与水接触、[2]锌涂层十沥青涂层V[3］锌涂层十沥青涂层十塑料内衬[4]】锌涂层十混凝土拱底内衬VV[5］锌涂层十沥青涂层十混凝土拱底内衬+/注：表中√表示适用，×表示不适用。10.2.2非金属涂层和内衬的附加使用年限可按表19取用。表19非金属涂层和内衬的附加使用年限水侧涂层土侧附加年限（年）附加年限（年）最大磨蚀等级沥青涂层2~20225~50沥青涂层十塑料内衬10~30325~50底拱采用混凝土内衬25~75410.2.3当钢波纹管涵洞的计算使用年限低于设计使用年限要求时，应采用增加钢板厚度或增设其他防腐涂层等措施10.2.4当结构性回填材料周围的天然土壤具有腐蚀性时，应采取措施避免腐蚀性元素渗入从而对结构产生侵蚀，否则应在计算使用年限中考虑天然土壤条件。广西天然土壤条件参见附录E。11施工11.1施工流程钢波纹管涵洞的施工流程如下图10所示。施工准备地基、管基洞身安装回填施工洞口施工施工个管节、管片管节、管片涂层损坏的装卸与运输检查修复图10施工流程图22 11.2地基、管基施工 DBJT45/T 0142020 .2.1施工前应清除钢波纹管涵洞结构性回填区范围内植被、有机土壤、松散沉积物。 .2.2钢波纹管涵洞结构性回填区范围内的地基应予以压实，并按设计要求铺筑管基，管基表面 洞底部填充密实。 11.3.1钢波纹管或钢波纹板件在装卸与运输过程中应避免其表面涂层被破坏 11.3.2吊运过程中应保持钢管水平，吊点设置于1/4管节处，吊索与钢管之间的夹角宜≥45°。不应 在波纹钢管上焊接或栓接吊耳作为吊点。 11.3.3钢波纹管或钢波纹板件 11.4涂层损坏的修复 对于涂层脱落或镀锌后焊接的区域EJ/T 763-1993 轻水试验研究反应堆水质技术条件，应清除表面附着物后进行修补。 余层脱落或镀锌后焊接的区域，应清除表面附着 11.5.1螺旋钢波纹管应符合以下要求： 螺旋钢波纹管每节的长度由吊装、运输、安装条件确定； b 螺旋钢波纹管采用工厂咬口方式连接时，咬口应确保管体强度和防渗，咬口间最小间距和相应 的最少螺旋波纹数量应符合表20的规定； C 螺旋钢波纹管采用平行式、螺旋式管箍连接时，其管箍形式和宽度应符合表20的规定，管箍 钢板厚度不应小于螺旋钢波纹管钢板厚度。 表20螺旋钢波纹管咬口及管箍连接要求 SZDBZ 38-2011 禁止传销工作考评要求11.5.2环形钢波纹管符合以下要求 a） 环形钢波纹管每节的长度由吊装、运输、安装条件确定； b） 环形钢波纹圆管（内径≤2000mm）整体采用轴向法兰盘连接时，法兰盘、管节的焊接工艺及 焊接质量应符合Q/CR9211的要求。法兰盘圆周边均匀布设单排螺栓孔，孔位、孔距根据设计 确定。互相拼接的两个法兰盘的连接孔应对应； C 环形钢波纹圆管（内径750mm1500mm）轴向采用左右（或上下）半圆管节翻边连接时，螺 栓孔应对应，纵向采用单排均布； d 环形钢波纹圆管（内径750mm～1500mm）采用外套与管体相同波形的管箍进行轴向拼接时， 管箍沿管轴向的长度应不小于5个波距，管箍内径为环形波纹钢圆管管节的外径。 11.5.3 拼装式钢波纹管符合以下要求： 钢波纹板件长度和宽度根据钢板尺寸及吊装、运输和拼装条件确定； b）板件加工时，根据设计的弧长、波形参数等计算确定螺栓孔位和螺栓数量： DBJT45/T 0142020