邱达志

(东北林业大学)

1 前言

波纹管涵与混凝土涵在结构上有着根本不同的特性，在美国、加拿大等分布有多年冻土的国家，波纹管涵已被广泛应用于公路工程。孔径从0.6～1.8 m：分椭圆形和圆形二种断面，管壁厚4～8 mm;涵顶填土1.2～1.8 m，可通行50 t载重汽车。在我国也曾应用过波纹管涵，如20世纪50年代修建青藏公路时曾将波纹管涵应用于抢修工程，开挖出时发现其使用状况良好。但由于经济技术等原因，未能广泛使用。上世纪末，由于项目研究需要对青藏高原多年冻土区以及东北岛状多年冻土区开展桥涵工程使用情况基本调查。调查结果显示，多年冻土区公路涵洞使用完好率仅占被调查的约30%，涵洞损坏的主要表现为洞口铺砌、八字墙、洞口、墙身等变形而丧失使用功能。这些涵洞破坏的主要原因是基底冻土融化，降低了地基承载力，影响地基的稳定性。

岛状融区多年冻土温度较高，十分脆弱，受到水、热等人为干扰下，冻土逐年融化、变形，在公路使用期内处于不稳定状态。这就要求构造物具有适应大变形、大位移的结构型式，较箱涵、盖板涵、波纹钢管涵和混凝土圆管涵等涵洞结构，波纹钢管涵洞具有明显的优势。

2 波纹钢管涵洞有限元分析

2.1 有限元模型建立

取直径1.5 m，壁厚0.5 mm，的波纹钢管涵建立ANASYS有限元几何模型，波纹钢管采用三维板壳模型，土体采用三维块体模型，土体弹性模量为1.8×107波纹钢管弹性模量为2.1×1011，波纹钢管上覆土体厚度为2.0 m，荷载采用18 t压路机作为施加的竖向荷载。……