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。根据金属波纹管的结构特点，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。金属波纹涵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。

金属波纹管的刚度计算，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。金属波纹管是一种外型象规则的波的管材，常用的金属波纹管有碳钢的，和不锈钢的，也有钢质衬塑的、铝质的等等。主要用于需要很小的弯曲半径非同心轴向传动，或者不规则转弯、伸缩，或者吸收管道的热变形等，或者不便于用固定弯头安装的场合做管道与管道的连接，或者管道与设备的连接使用。金属波纹管作为敏感元件、减震元件、补偿元件、密封元件、阀门元件及管路连接件，广泛应用于自动控制和测量仪表、真空技术、机械工业、电力工业、交通运输及工业等领域。随着金属波纹管涵在世界各地的安装使用。

证明了此种结构在各种使用情况下的通用性。在我国改革开放后，深圳及大同煤矿开始从国外进口成品波纹管涵进行涵洞施工。之后，衡水市公路管理处、衡水市政工程设计研究院、上海同济大学对金属波纹涵管进行了动、静载试验，结果表明能满足设计使用要求，且迅速得到推广应用。幕墙一贯反应用于我国各地公路设施建设当中。金属波纹涵管投入到了青海公路施工当中，三年的实践证明，金属波纹涵管在北方寒冷地区完全符合公路建设当中的涵洞施工要求。实践证明，用金属波纹涵管代替金属筋混凝土进行涵洞施工，无论从施工周期、施工造价、环保意义等方面都有其不可比拟的优越性，且用金属波纹涵管进行涵洞施工，可大大提高道路行车的舒适度与安全性。避免道路中涵洞的“错台跳车”现形，有利于解决西北地区寒冷霜冻对砼管涵结构的破坏问题。