本文選擇某高速公路工程項目多孔鋼波紋管涵洞施工安裝，進行空間有限元模擬分析，探討施工中的控制要點。應用的涵洞為2孔直徑6.5m的鋼波紋管，壁厚4.5mm，波距400mm，波高150mm，波峰和波谷半徑90mm，鋼材采用Q345。

二、建立計算模型

鋼波紋涵管簡化為板單元，涵洞周邊土體采用六面體8節點三維實體單元，土體以共用節點的形式與鋼波紋涵管連接。為了使計算更符合實際情況，考慮到波紋管周圍采用不同土體的實際施工，折扣波紋管周圍砂土材料的特性，結構中的材料分別和計算模型如圖1所示。

三、計算結果

(1)恒載作用是涵洞頂部周圍的土為砂土時，在填土恒載作用下，分別取土彈性模量為20MPa、30MPa、40MPa和50MPa，土體重量為20kN/m3土體彈性模量取不同值時，波紋管變形發生變化的計算表明，隨著土體彈性模量的增加，拱頂的最大位移呈線性減少傾向。恒載計算還表明，考慮到不良基礎，無論頂部填土作用如何，結構都會產生較大的垂直剛體位移，管涵兩側的土體位移大于管涵部分位移，該部分位移由土體自重產生，符合施工階段的分層填充過程。

(2)活載作用考慮不同的土體，參考無視填土作用的道路橋涵洞通用設計規范(JTGD60-2004)中的車輛負荷(總重55t)模擬活載作用，按規范配置，將車輛后軸車輪作用于涵洞頂部，最大變形根據上述車輛負荷的作用，波紋管的最大位移出現在拱頂附近，為12.08mm。波紋管等效果力小，最大只有14.0MPa。根據圖3的計算，波紋管底部楔形區域變形較大，該區域土體應力也較大，大部分由該區域傳遞，因此在施工中充分壓實該區域，使傳遞負荷更加順暢，減少變形。

四、結論

(1)填土壓實度在一定程度上反映彈性模量，即壓實度越大彈性模量越高，波紋管的變形隨填土彈性模量的增加而減少，施工時將填土分層壓實，達到高壓實度，減少變形。（2）在恒載作用下，結構產生較大的剛性位移，且波紋管兩側土體位移大于波紋管的位移；由于該部分位移主要是整體位移，又是施工階段的恒載產生的，表明施工恒載對鋼波紋管的影響很小。（3）考慮不良地基影響，在活載作用下，波紋管最大應力僅為14MPa，最大豎向變形為12.08mm，可見波紋管的變形起主要控制作用。(4)底部楔形區土體應力大，該區波紋管變形大，施工中應加強該區填土施工控制。

鋼波紋管橋涵洞工程推廣應用，不但能夠節約大量的建設資金，還能夠縮短工期，實現橋涵洞小型構件設計和施工規范化、生產制造的機械化和工廠化，其意義和影響深遠。因此，必須引起各級道路主管部門領導的充分重視，積極引進和開發鋼波紋管橋涵洞道路工程設計和施工的先進技術、材料和設備。本文對多孔鋼波紋管在施工中的應用有限元分析也作為同類道路工程的實施參考。

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