阅读说明：本技术 带eps减荷板的钢波纹涵管结构 (Take steel ripple culvert pipe structure of EPS offloading board ) 是由 赵建华 鲁楠 于 2021-02-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带EPS减荷板的钢波纹涵管结构,包括地基,在地基上铺设砂砾石垫层,砂砾石垫层上设置钢波纹涵管,钢波纹涵管的上端面设置横向EPS减荷体,钢波纹涵管的两侧、上端及横向EPS减荷体上端为填土层,横向EPS减荷体包括多片叠置的EPS单板,最下层的EPS单板宽度大于钢波纹涵管的最大外径,多片EPS板通过他们中央的一列固定长钉连接,固定长钉的下端与钢波纹涵管连接。本发明在钢波纹涵管的顶部设置横向EPS减荷体,横向EPS减荷体以增加管顶填土沉降变形空间,并在钢波纹涵管的两侧设置竖向EPS减荷体,横向EPS减荷体与竖向EPS减荷体收敛变形协同工作,对钢波纹涵管整体进行减荷,可延长涵管的寿命,保护涵管的结构安全。(The invention discloses a steel corrugated culvert pipe structure with EPS (expandable polystyrene) load reducing plates, which comprises a foundation, wherein a gravel stone cushion layer is laid on the foundation, a steel corrugated culvert pipe is arranged on the gravel stone cushion layer, a transverse EPS load reducing body is arranged on the upper end surface of the steel corrugated culvert pipe, two sides, the upper end and the upper end of the transverse EPS load reducing body of the steel corrugated culvert pipe are filled with soil layers, the transverse EPS load reducing body comprises a plurality of superposed EPS single plates, the width of the EPS single plate at the lowest layer is greater than the maximum outer diameter of the steel corrugated culvert pipe, the EPS plates are connected through a row of fixing long nails in the center of the steel corrugated culvert pipe, and the lower ends of the fixing long nails are connected with the steel corrugated. The transverse EPS load reducing bodies are arranged at the tops of the steel corrugated culvert pipes and are used for increasing the soil filling settlement deformation space at the top of the steel corrugated culvert pipes, the vertical EPS load reducing bodies are arranged on two sides of the steel corrugated culvert pipes, and the transverse EPS load reducing bodies and the vertical EPS load reducing bodies are in convergent deformation cooperative work to reduce the load of the whole steel corrugated culvert pipes, so that the service life of the culvert pipes can be prolonged, and the structural safety of the culvert pipes can be protected.)

带EPS减荷板的钢波纹涵管结构

技术领域

本发明属于铁路、公路隧道工程技术领域，尤其涉及一种带EPS减荷板的钢波纹涵管结构。

背景技术

钢波纹涵管也叫波纹管涵，是指铺埋在公路、铁路路下的涵洞用的螺纹波纹管，它是由波形钢板卷制成或用波形钢片组拼成的圆形钢结构管。金属波纹管涵的波纹结构可使涵洞路面受力合理，荷载分布均匀，并具有一定的抗变形能力，能解决北方寒冷地区(霜冻)对桥梁和管涵砼结构的破坏问题；使路表面没有伸缩缝，提高行车舒适性；有利于改善软土地基结构与路堤交界处的“错台”现象，提高行车安全性。波纹管涵的工后营运、养护成本低，工程实际造价也低于同类跨径的桥梁、涵洞。

钢波纹涵管的填土高度范围广，可达0.5～40m；钢波纹管涵在填土较低的情况下仍属于刚性涵洞范畴，但随着填土高度的增加，涵顶垂直土压力不断增大，涵管自身在填土压力作用下也会逐渐产生竖向收敛变形，当填土压力超出钢波纹涵管强度极限时将会产生破坏。此外，当有车辆经过时钢波纹涵管会产生突变载荷，对涵洞的损害更大，涵洞长时间处于高强度载荷下，产生安全事故的风险大。

发明内容

本申请提供一种带EPS减荷板的钢波纹涵管结构，解决现有技术中钢波纹涵管在填土高度增加时载荷过大易变形的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

带EPS减荷板的钢波纹涵管结构，包括地基，在地基上铺设砂砾石垫层，砂砾石垫层上设置钢波纹涵管，钢波纹涵管的上端面设置横向EPS减荷体，所述钢波纹涵管的两侧、上端及横向EPS减荷体上端为填土层，所述横向EPS减荷体包括多片叠置的EPS单板，最下层的EPS单板宽度大于钢波纹涵管的最大外径，多片EPS板通过他们中央的一列固定长钉连接，固定长钉的下端与钢波纹涵管连接。

进一步的，所述钢波纹涵管的两侧设置竖向EPS减荷体，竖向EPS减荷体包括至少一片EPS单板，竖向EPS减荷体通过埋设在砂砾石垫层内的基座固定，竖向EPS减荷体5的高度大于钢波纹涵管的半径。

进一步的，所述横向EPS减荷体中，多片EPS单板从上到下成阶梯型叠置，其中上层的EPS单板小，下层的EPS单板大，构成的横向EPS减荷体3从截面上看中间厚两边薄。

进一步的，横向EPS减荷体的最下层EPS单板下端面设置有弧形结构的稳定凹槽，所述稳定凹槽与钢波纹涵管上端弧顶贴合。

进一步的，在横向EPS减荷体的上端面设置有与其等大的格栅。

进一步的，所述砂砾石垫层的厚度范围为30-100cm，砂砾石垫层的砾石最大粒径小于10mm，砂砾石垫层的压实度大于97％。

本发明的有益效果：

1.本发明在钢波纹涵管的顶部设置横向EPS减荷体，横向EPS减荷体以增加管顶填土沉降变形空间，并在钢波纹涵管的两侧设置竖向EPS减荷体，横向EPS减荷体与竖向EPS减荷体收敛变形协同工作，对钢波纹涵管整体进行减荷，可延长涵管的寿命，保护涵管的结构安全。

2.本发明聚苯乙烯泡沫(EPS)单板具有可控的抗压强度，即，当外部压力超过屈服应力后其内部微结构逐渐开始破坏，塑性变形段呈现出较大的压缩变形，同时，其具有抗酸碱、不透水、难以腐烂、耐久性强等优点。

3.本发明横向EPS减荷体的多片EPS单板从上到下成阶梯型叠置，其上层的EPS单板窄，下层的EPS单板宽，构成塔式的整体结构，这种结构对于钢波纹涵管正上方的填土压力减荷效果最强，保护效果更显著。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3为本发明实施例3的结构示意图；

图中，1-砂砾石垫层，2-钢波纹涵管，3-横向EPS减荷体，4-固定长钉，5-竖向EPS减荷体，6-基座，7-填土层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

钢波纹涵管具有适应地基变形能力强、抗震性能好、安装速度快等优点，广泛应用于公路、铁路路下的涵洞。当涵顶垂直土压力超过钢波纹管材料的强度时，钢波纹涵管自身会逐渐产生竖向收敛变形，当填土压力超出钢波纹涵管极限强度时，涵管会产生破坏，为了解决上述问题，本发明的基本思路是：在钢波纹涵管顶部和侧部设置聚苯乙烯泡沫(EPS)单板组合而成的EPS减荷体，以增加钢波纹涵管管顶和管侧填土沉降变形空间，达到减荷目的，从而保护涵洞结构安全。

实施例1：

参见图1，本实施例公开了一种带EPS减荷板的钢波纹涵管结构，包括地基，在地基上铺设砂砾石垫层1，砂砾石垫层1的厚度为50cm，砂砾石垫层1的砾石最大粒径小于10mm，砂砾石垫层的压实度大于97％；在砂砾石垫层1上设置钢波纹涵管2，钢波纹涵管2的上端面设置横向EPS减荷体3，横向EPS减荷体3包括四片叠置的EPS单板，四片叠置的EPS单板厚度相同，均为20cm，最下层的EPS单板宽度大于钢波纹涵管的最大外径，四片EPS单板从上到下成阶梯型叠置，其中上层的EPS单板窄，下层的EPS单板宽，构成的横向EPS减荷体3从截面上看中间厚两边薄；四片EPS板通过他们中央的沿涵管方向的一列固定长钉4连接，固定长钉4的下端与钢波纹涵管2焊接铆接或粘接。在钢波纹涵管2的两侧、上端及横向EPS减荷体3上端为填土层7，在横向EPS减荷体3的上端面设置有与其等大的格栅；格栅由硬塑料或玻璃钢制成，格栅对施加在横向EPS减荷体3上的垂直压力进行分摊，避免横向EPS减荷体3某一点或某一区域的压力过大。

需要说明的是，本实施例中，横向EPS减荷体3也可以根据实际的填土高度选择更多或更少的层数，同时，EPS单板厚度、长度和宽度也可以根据具体的载荷情况选取；

横向EPS减荷体3包括多片叠置的EPS单板，本实施例中，多片EPS单板从上到下成阶梯型叠置，构成塔式结构，经试验验证这种布置方式具有很好的减荷效果；在其它实施例中，横向EPS减荷体3可以由等大的多片EPS单板叠置构成矩形结构或者其他不规则结构，这都落入到本发明的保护范围之内。

实施例2：

参见图2，与实施例1不同的是，横向EPS减荷体3包括五片叠置的EPS单板，其中，上层四片叠置的EPS单板厚度相同，均为20cm，它们的布置方式与实施例1中一样，从上到下成阶梯型叠置，上层的EPS单板窄，下层的EPS单板宽；在最底层还设置一片加厚的EPS单板，其厚度大于40cm，加厚的EPS单板下端面设置有弧形结构的稳定凹槽，稳定凹槽与钢波纹涵管2上端弧顶贴合，这样可以保证整个横向EPS减荷体3在填土后不易倾覆。

实施例3：

参见图3，与实施例1或2不同的是，在钢波纹涵管2的两侧设置竖向EPS减荷体5，竖向EPS减荷体5包括三片等大的EPS单板，竖向EPS减荷体5通过埋设在砂砾石垫层1内的基座6固定，竖向EPS减荷体5的高度大于钢波纹涵管2的半径，本实施例中，竖向EPS减荷体5的上沿在钢波纹涵管2的水平直径线上。竖向EPS减荷体5为了对钢波纹涵管2两侧进行减荷，减少填土对钢波纹涵管2两侧的水平压力，延长涵洞的寿命。

经试验证明，未减荷的钢波纹涵管在管顶填土较低阶段显示其刚性管的特性，随着填土高度的增加，钢波纹涵管显示其柔性管特性而具有调节土压力的能力，在钢波纹涵管涵上端设置横向EPS减荷体对竖向压力的减荷效果显著，在钢波纹涵管涵两侧设置竖向EPS减荷体对水平压力的减荷效果显著。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。