鋼波紋管材料組成及其性能

一、概述

涵洞結(jié)構(gòu)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(shè)，涵洞材料的選擇具有多樣化，根據(jù)工程所在地區(qū)的地形地貌、地質(zhì)水文等特點，并結(jié)合現(xiàn)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(guān)重要。在中國古代受工匠技能及材料應(yīng)用的限制，石涵是常用的涵洞材料，主要用于小橋涵的建設(shè)；近代，隨著混凝土材料的出現(xiàn)，鋼筋混凝土材料的推廣和應(yīng)用，涵洞結(jié)構(gòu)向著大跨度、高強度等方向發(fā)展，并在公路工程中得到大量應(yīng)用，且形狀多變;隨著現(xiàn)代鋼材的大量生產(chǎn)及制作工藝的日趨成熟，造價、工期及環(huán)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(jié)構(gòu)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(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。但鋼波紋管涵洞所用材料的工程特性決定著該結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，工廠規(guī)?；a(chǎn)，是由鋼板材料Q235壓成波紋后，卷制成管節(jié)構(gòu)成。鋼材具有強度高、塑性及韌性好、耐沖擊、 性能可靠、適應(yīng)變形能力強，可加工性能好等優(yōu)點。     

Q25表示屈服點為235MPa的鋼材，其主要化學(xué)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(shù)性能。圖2-I所示為低碳鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，在受拉過程中經(jīng)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(yīng)力和應(yīng)變成比例增加，若卸去荷載試件可恢復(fù)原狀，稱為彈性變形;圖中曲線AB段為屈服階段，當(dāng)A點荷載增大時應(yīng)力與應(yīng)變不再成比例變化，應(yīng)變增加的速度大于應(yīng)力增加的速度，即開始產(chǎn)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(yīng)力的提高而增加;圖中CD段為預(yù)縮階段，過C點材料的變形明顯，應(yīng)變迅速增加而應(yīng)力反而下降，鋼材被拉伸，并在某一薄弱處斷面開始縮小，產(chǎn)生“頸縮”現(xiàn)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(jié)果計算求得，所測得的沖擊韌性指標(biāo)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(zhì)的優(yōu)劣程度。沖擊韌性受到諸多因素的影響，諸如化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、環(huán)境溫度、冷加工及時效等，其中環(huán)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(fù)作用下，往往會在應(yīng)力遠(yuǎn)低于抗拉強度的情況下發(fā)生裂斷，此現(xiàn)象稱為疲勞破壞。在多次反復(fù)交變荷載的作用下未產(chǎn)生疲勞破壞時的最大應(yīng)力稱為疲勞強度，它是表明鋼材耐疲勞性的指標(biāo)。鋼材的疲勞強度的高低與其內(nèi)部組織狀態(tài)、成分偏析、雜質(zhì)含量及各種缺陷有關(guān)，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(nèi)部組織是否存在不均勻內(nèi)應(yīng)力和雜質(zhì)等缺陷。

文章由西安世紀(jì)金屬結(jié)構(gòu)有限公司編寫

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