1 钢波纹管涵受力计算

1.1 钢波纹管力学性能

钢波纹管的力学性能是由钢波纹管的材料决定的，本文采用Q235A热轧钢板制作，钢板屈服强度不应小于235MPa，抗拉强度不应小于375MPa。钢波纹管是一种柔性结构，它建成后与周围土体形成一种组合结构，共同受力。当波纹管的柔度达到一定的数值后，稳定问题成为起控制性的因素。可以采用如ANSYS等大型通用有限元程序建立数值模型进行分析[1]。

1.2 钢波纹管涵受力分析

一般来说，斜坡上的涵洞涵底纵坡不宜大于5%，圆管涵的纵坡不宜大于3%[2]。基于以上规定设计的钢波纹管涵投入使用后，会受到两种垂直压力及一种水平力，垂直压力分别为填土对钢波纹管涵的垂直压力，以及车辆荷载对钢波纹管涵的垂直压力；水平力一般由车辆荷载引起，可忽略不计[3]。

即涵洞受力为：

F=F1+F2 （1）

式中：F为垂直压力；

F1为土压力；

F2为车辆荷载压力。

但在山区，很多冲沟或涵洞布设位置断面横坡远大于5%。这就导致涵洞“下滑力”——F'随着坡度的增加而增大，当坡度增加到一定值时，F'大于涵体本身重力G与垂直压力F所形成的摩擦力，涵洞就会向下滑移。所以一般规定：当涵底纵坡大于5%时，涵底宜采用齿状基础，或者出口设置为扶壁式。当涵底纵坡大于10%时，洞身及基础应分段做成阶梯形[2]。但钢波纹管涵由于其结构形式及材料的特殊性，涵底不能采用齿装基础，那么，如何解决山区涵底大纵坡情况下的涵洞防滑问题呢？

涵洞下滑受力分析：

所以，根据以上公式就可以算出钢波纹管涵在不同管径、波形及不同地质情况下产生滑移的临界坡度i0 。