预应力钢筒混凝土管插口内壁环裂机理分析

摘要

插口内壁环裂是预应力钢筒混凝土管(PCCP)普遍存在的问题,其产生机理复杂.国内外标准对PCCP混凝土裂缝规定不一,对管道裂缝的性质判定、处置方式及预防措施等问题一直困扰着工程建设者.笔者建立了预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型,对其生产制作过程中的预应力钢丝缠绕、管道吊运以及管芯混凝土干缩等典型受力工况进行了数值模拟.研究结果表明:在预应力钢丝缠绕后,环裂在插口端200 mm左右产生,并已贯穿至钢筒内壁;吊运过程将加剧裂缝宽度及塑性区的发展,且插口端外壁混凝土被拉伸破坏;后期混凝土的干缩中,环裂成为干缩的自由边界,环裂宽度将进一步扩展,塑性区宽度达到60 mm左右.PCCP插口内壁环裂机理的研究成果,可为制订环裂预防措施和进行管道结构安全评价提供科学依据.