預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管受力性能的理論研究.pdf

1、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）是一種優(yōu)質(zhì)復(fù)合管材，在大口徑輸水管線選型時，越來越具有競爭力。由于PCCP中含有混凝土、鋼筒、預(yù)應(yīng)力鋼絲，結(jié)點構(gòu)造和地下埋置工況復(fù)雜，對于PCCP的受力機理認識尚不統(tǒng)一。本文旨在研究PCCP受力機理，探討預(yù)應(yīng)力設(shè)計計算方法，分析PCCP的應(yīng)力分布規(guī)律、管壁開裂性能、砂漿保護層的剝離性能以及PCCP抗裂可靠度。主要內(nèi)容如下： ⑴以完全彈性理論為基礎(chǔ)，根據(jù)環(huán)形預(yù)應(yīng)力作用機理，結(jié)合多層圓筒軸對稱平面形變計

2、算理論，建立了PCCP在使用階段的理論計算方法。結(jié)合PCCP結(jié)構(gòu)抗裂承載能力的要求，給出運行階段PCCP預(yù)應(yīng)力設(shè)計計算公式。并對受力模型與有限元分析結(jié)果進行對比，對預(yù)應(yīng)力設(shè)計計算公式進行相應(yīng)的修正。 ⑵通過對PCCP在不同管壁厚度、埋深、內(nèi)水壓力和混凝土強度等級條件下PCCP最大環(huán)形應(yīng)力變化特征和PCCP在內(nèi)水壓力作用下裂縫擴展過程以及砂漿保護層剝離性能進行數(shù)值分析，結(jié)果表明：①PCCP中最大環(huán)向應(yīng)力隨著埋深、內(nèi)水壓力的增大而增

3、大，最小應(yīng)力隨著埋深、內(nèi)水壓力的增大而減?。虎谠黾庸鼙诤穸饶軌蛎黠@減小管道環(huán)向應(yīng)力，而增加混凝土強度等級對改善混凝土的受力效果并不明顯；③管側(cè)砂漿較早開裂，并隨著內(nèi)水壓力的增大向兩側(cè)擴展，外層管芯管腰較管芯其它部位較早開裂，并隨著內(nèi)水壓力的增大向兩側(cè)擴展并向深處延伸，內(nèi)層管芯管頂基本為一次裂通；④在發(fā)生開裂時，鋼筒和預(yù)應(yīng)力鋼絲上在相應(yīng)位置的應(yīng)力會發(fā)生突變；⑤PCCP砂漿保護層剝離是預(yù)應(yīng)力鋼絲應(yīng)力松弛、管體內(nèi)外部溫度差、保護層收縮共同作用