钢波纹板目前计算方法有加拿大公路桥梁设计规范(以下简称CHBDC)、美国公路桥梁规范(以下简称ASHTO)、美国钢铁协会(以下简称AISI) 设计方法,或采用有限元程序建模分析。对于跨径小于8m的波纹板结构,可采用CHBDC中计算公式进行验算,对于跨径大于等于8m的波纹板结构,应采用有限元进行分析模拟。目前,部分设计人员对于超过8m的仍然采用规范公式进行计算,计算结果不能确保结构的安全性。
比较上述3种计算方法,CHBDC、AASHTO基于极限状态设计法,而AISI采用安全系数法。3种方法考虑的因素不尽相同,但将设计压力转化为管壁推力时,它们均基于环向压力理论。
为研究 CHBDC、AASHTO 和 AISI 3种设计方法对结构设计的差异,以 湖南省某高速1-5.0m跨径钢波纹管涵洞设计为依托,分别进行验算,波形考虑150mmX50mm、200mmX55mm和300mmx110mm,厚度考虑3mm、
4mm、5mm、6mm和7mm。压应力限值与压应力比值计算结果如下表所示。
计算结果表明:AASHTO和AISI 计算结果基本不受波形影响,CHBDO 受波形影响较大。就厚度而言,3种规范计算结果均受其影响较大。
对于管壁压应力,CHBDC方法计算结果显示波形越大,钢板受力性能越好,所需钢板厚度也越小;而AASHTO 方法和 AISI 方法计算结果仅跟荷载大小和单位长度面积相关。CHBDC分析结果更趋于实际。总体看来,CHBDC方法对波纹管管壁压应力控制最严、其次是AASHTO方法,最后是AISI方法。
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