钢波纹管设计计算书

圆形波纹管设计报告设计单位:项目名称:设计标准：金属波纹管膨胀节通用技术条件GB/T12777-2008 膨胀节结构类型：单式(校核设计)波纹类型：无加强U 形 端部约束：两端固支 材料状态：成形态成形方式：液压 波纹管附属件：波纹管应力评定：应力类型计算值(MPa)许用值(MPa)压力引起直边段周向薄膜应力S1： 9.6 130.0 压力引起波纹管周向薄膜应力S2：5.0130.0波纹管相关参数:波纹管平均宜径波纹管有效面积波纹段展开长度波管圆周展开长单个波纹管长度成形后单层厚度单节波纹管重量 Dm(mm)=132.6 Λm(cm2)=138.1 11(mm)=334.5 12(mm)=360.013(mm)=170.0tp(mm)=0.56Wb(Kg)=0.6(包括宜边段) (包括宜边段)Cd=1.908Cf=1.189Cp=0.535Cm=3.000εf=27.973压力引起波纹管径向薄膜应力S3： 1.6 压力引起波纹管径向弯曲应力S4：28.0组合径向应力S3+S4：29.6390.0位移引起波纹管径向薄膜应力S5： 20.4 位移引起波纹管径向弯曲应力S6：1368.8 波纹管当量综合应力St ：1409.9绕轴线波纹管扭转剪切应力Ss ： 0.032.5水压试验波纹管应力评定：应力类型计算值(MPa) 许用值(MPa)水压引起直边段周向薄膜应力S1： 15.1 205.0 水压引起波纹管周向薄膜应力S2： 7.9 205.0水压引起波纹管径向薄膜应力S3： 2.6 水压引起波纹管径向弯曲应力S4：44.3组合径向应力S3+S4： 46.9615.0稳定性及疲劳寿命：柱失稳极限设计压力Psc(MPa)=1.52 平面失稳极限设计压力Psi(MPa)=1.23设计疲劳寿命[Nc](次)=512 单波当量总轴向位移e(mm)=4.7内压推力Fp(KN)=1.4波纹管扭转角度θt (度)=0.0000波纹管刚度: 合格合格评定结论 合格 合格合格单波轴向理论刚度Hu (N∕mm) =1024.4 单波轴向工作刚度fw (N∕mm) =1024.4 整体轴向刚度 Kx (N∕mm) =170.7 整体横向刚度 Ky (N∕mm) =372.1 整体角向刚度 Kθ(Nm /度) =6.5整体扭转刚度 Kt (Nm /度) =3014.4 压力试验：水压试验值Pt(MPa)=0.16 气密试验值Pt(MPa)=0.10 气压试验值Pt(MPa)=0.12 参数系数：。

钢波纹管设计目录目录1 最小覆盖厚度 .................................................................................... -2 -2 荷载作用 ............................................................................................ - 5 -2.1 公路桥涵设计通用规范............................................................................. - 5 -3 内力验算 ............................................................................................ - 8 -4 波纹钢板屈曲验算 .......................................................................... - 10 -5 施工过程验算 .................................................................................. - 12 -6 刚度核算 .......................................................................................... - 15 -7 波纹钢板螺栓连接验算 .................................................................. - 16 -1 最小覆盖厚度为保证结构安全所需要的拱顶最小覆盖厚度，指从拱顶(波峰)到路面结构层底面之间的竖向距离的最小值，参见图1.1。

说明一、项目地理位置图本项目所需加固涵洞是位于S49省道青田鹤城加油站处，项目地理位置图如下：二、概述1、设计原则：根据现有检测资料及现场勘察，针对涵洞目前存在的影响安全性、使用性、耐久性的主要病害有针对性的进行维修加固，确保涵洞使用功能、增强安全性和耐久性。

2、采用规范与标准（1）《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）；（2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；（4）《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）；（5）《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）；（6）《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）；（7）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50--2011）；（8）《浙江省公路路面大中修、桥梁大修与改造、水毁修复工程设计文件编指南》（浙江省公路管理局，2009 年 12 月）。

3、工程概况项目简况：本项目加固的青田鹤城加油站一道排水涵洞共两种孔径，分别为：下游3.0×3.0m 盖板涵，长21.5m；上游2.5×2.7m箱涵，长68.5m。

4、测设经过序号时间内容1 2015年9月23日现场勘查、外业测量2 2015年9月下旬完成施工图5、旧涵病害情况及原因分析1）、盖板涵盖板涵现状盖板涵涵身为块石堆砌，由于块石之间缺少混凝土的固结填充，在长期土侧压力的作用下出现了长约4.5米的坍塌；由于施工时架模、施工工艺、后期养护的因素导致盖板之间有较大缝隙，盖板不平整。

盖板涵涵身块石坍塌盖板涵盖板间缝隙、不平整2）、箱涵箱涵由于基础不均匀沉降以及施工时施工质量、施工工艺、后期养护以及荷载作用等作用下涵身多处出现竖向裂缝。

箱涵涵身竖向裂缝箱涵涵身竖向裂缝三、设计要点涵洞是在公路工程建设中，为了使公路顺利通过水渠而不妨碍交通，设于路基下，修筑于路面以下的排水孔道。

金属波纹管的设计计算金属波纹管设计的理论基础是板壳理论、材料力学、计算数学等。

波纹管设计的参数较多，由于波纹管在系统中的用途不同，其设计计算的重点也不一样。

例如，波纹管用于力平衡元件，要求波纹管在工作范围内其有效面积不变或变化很小，用于测量元件，要求波纹管的弹性特性是线性的；用于真空开关管作真空密封件，要求波纹管的真空密封性、轴向位移量和疲劳寿命；用于阀门作密封件，要求波纹管应具有一定的耐压力、耐腐蚀、耐温度、工作位移和疲劳寿命。

根据波纹管的结构特点，可以把波纹管当作圆环壳、扁锥壳或圆环板所组成。

设计计算波纹管也就是设计计算圆外壳、扁锥壳或团环板。

波纹管设计计算的参数为刚度、应力、有效面积、失稳、允许位移、耐压力和使用寿命。

波纹管的刚度计算波纹管的刚度按照载荷及位移性质不同，分为轴向刚度、弯曲刚度、扭转刚度等。

目前在波纹管的应用中，绝大多数的受力情况是轴向载荷，位移方式为线位移。

以下是几种主要的波纹管轴向刚度设计计算方法：∙1．能量法计算波纹管刚度∙2．经验公式计算波纹管刚度∙3．数值法计算波纹管刚度∙4．EJMA 标准的刚度计算方法∙5．日本TOYO 计算刚度方法∙6．美国KELLOGG（新法）计算刚度方法除了上述六种刚度计算方法之外，国外还有许多种其它的计算刚度的方法，在此不再介绍。

我国的力学工作者在波纹管的理论研究和实验分析方面作了大量工作，取得了丰硕的研究成果。

其中最主要的研究方法是：∙（1）摄动法∙（2）数值积分的初参数法∙（3）积分方程法∙（4）摄动有限单元法上述方法都可以对波纹管进行比较精确的计算。

但是，由于应用了较深的理论和计算数学的方法，工程上应用有一定的困难，也难于掌握，需要进一步普及推广。

金属波纹管与螺旋弹簧联用时的刚度计算在使用过程中，对刚度要求较大，而金属波纹管本身刚度又较小时，可以考虑在波纹管的内腔或外部配置圆柱螺旋弹簧。

这样不仅可以提高整个弹性系统的刚度，而且迟滞引起的误差也可以大为减小。