不同断丝比例对PCCP内外压承载能力影响研究

摘要

为探究断丝后预应力钢筒混凝土管(PCCP)的内、外压承载能力,基于宁夏一输调水工程在役超大口径PCCP,建立了内、外压计算模型,分析管身中部不同比例断丝对砂浆保护层、混凝土管芯、钢筒和预应力钢丝等各部位失效的影响。研究结果表明:在内压作用下,断丝PCCP的砂浆保护层、管芯和钢筒均在断丝区域出现应力集中,且随着断丝比例的增加,管芯、钢筒和预应力钢丝进入塑性时的内压值逐渐减小;当断丝比例超过10%时,砂浆保护层进入塑性时的内压值趋于稳定;断丝比例超过35%时,混凝土管芯进入塑性时的内压值趋于稳定。在外压作用下,完好管和断丝管的砂浆保护层进入塑性时的外压值基本一致,断丝管混凝土管芯进入塑性时的外压值随断丝比例变化较小,但明显比完好管低。当断丝比例小于20%时,钢筒进入塑性时的外压值随断丝比例的增加基本呈直线下降,超过20%后,外压值基本恒定。对于预应力钢丝,当断丝比例小于40%时,其进入塑性时的外压值随断丝比例的增加基本呈线性变化,超过40%后,外压值基本恒定,且与钢筒进入塑性时的外压值一致。研究成果可为PCCP出现断丝后的安全评估和除险加固提供依据。