鋼波紋管材料組成及其性能

一、概述

涵洞結構按建筑材料可分為石涵、素混凝土涵、鋼筋混凝土酒和鋼波紋管涵等。隨著高等級公路的大量建設，涵洞材料的選擇具有多樣化，根據工程所在地區的地形地貌、地質水文等特點，并結合現場施工條件及涵洞的使用功能及其工程進度要求等，選擇合適的涵洞材料至關重要。在中國古代受工匠技能及材料應用的限制，石涵是常用的涵洞材料，主要用于小橋涵的建設；近代，隨著混凝土材料的出現，鋼筋混凝土材料的推廣和應用，涵洞結構向著大跨度、高強度等方向發展，并在公路工程中得到大量應用，且形狀多變;隨著現代鋼材的大量生產及制作工藝的日趨成熟，造價、工期及環保成本的急劇增加，鋼材以其良好的延性，較高的抗拉、抗壓、抗剪強度，以及結構斷面小、自重輕，施工速度快，耐久性好等特點，工廠化加工而成的鋼波紋管涵洞在公路建設中得到廣泛的應用。但鋼波紋管涵洞所用材料的工程特性決定著該結構的適用范圍及其條件。

二、鋼波紋管材料組成     

鋼波紋管采用標準化設計，工廠規模化生產，是由鋼板材料Q235壓成波紋后，卷制成管節構成。鋼材具有強度高、塑性及韌性好、耐沖擊、 性能可靠、適應變形能力強，可加工性能好等優點。     

Q25表示屈服點為235MPa的鋼材，其主要化學成分包括:碳(C)、硅(S)、錳(Mn)、硫(S)及磷(P),其含量見表2-1

三、鋼波紋管材料性能    

鋼波紋管材料的主要性能有抗拉性能、沖擊韌性、耐疲勞性以及冷彎性能等。

1.抗拉性能            

抗拉性能是鋼材的主要技術性能。圖2-I所示為低碳鋼材的應力-應變曲線，在受拉過程中經歷了彈性、屈服、強化及頸縮四個階段。圖中曲線OA段為彈性階段，在此階段荷載較小，應力和應變成比例增加，若卸去荷載試件可恢復原狀，稱為彈性變形;圖中曲線AB段為屈服階段，當A點荷載增大時應力與應變不再成比例變化，應變增加的速度大于應力增加的速度，即開始產生塑性變形:圖中BC段為強化階段，過B點后變形速度較快，隨應力的提高而增加;圖中CD段為預縮階段，過C點材料的變形明顯，應變迅速增加而應力反而下降，鋼材被拉伸，并在某一薄弱處斷面開始縮小，產生“頸縮”現象至D點斷裂。

2.沖擊韌性

沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載作用的能力，是在試驗機上對試件的沖擊結果計算求得，所測得的沖擊韌性指標值越大說明鋼材的沖擊韌性越好。對鋼材進行沖擊試驗，能較全面地反映鋼材材質的優劣程度。沖擊韌性受到諸多因素的影響，諸如化學成分、冶金質量、環境溫度、冷加工及時效等，其中環境溫度對鋼材性能的影響最為明顯。

3.耐疲勞性

鋼材在交變荷載反復作用下，往往會在應力遠低于抗拉強度的情況下發生裂斷，此現象稱為疲勞破壞。在多次反復交變荷載的作用下未產生疲勞破壞時的最大應力稱為疲勞強度，它是表明鋼材耐疲勞性的指標。鋼材的疲勞強度的高低與其內部組織狀態、成分偏析、雜質含量及各種缺陷有關，鋼材的表面光潔程度及受腐蝕狀況等都會影響其耐疲勞性能。

4.冷彎性能

冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是鋼材的重要工藝性能，可以反映鋼材內部組織是否存在不均勻內應力和雜質等缺陷。

文章由西安世紀金屬結構有限公司編寫

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