裂缝与断丝对PCCP安全性的影响研究

PCCP混凝土裂缝和断丝对其结构安全性具有极大的影响，上述问题的出现将不能满足PCCP管道的安全使用性能。目前我国PCCP结构理论分析和安全性研究远远不能满足目前工程建设的需要。影响PCCP结构安全的主要因素有二：管道混凝土出现裂缝导致渗水和腐蚀介质的侵入，寿命急剧降低；高强钢丝断丝：一旦一根钢丝断裂，临近钢丝会受更大应力，导致多根钢丝断裂，就会有爆裂危险。本项目结合美国PCCP相关标准和我国相关规范、标准，通过对理论计算分析和现场试验数据进行研究，主要研究三个关键问题：（1）对各种工况下的荷载进行计算分析，对管芯混凝土裂缝产生机理及其危害性进行分析研究；（2）研究裂缝对管道安全性的影响；（3）研究断丝对管道安全性的影响。项目研究成果可作为我国进行PCCP结构设计的依据，为保证PCCP安全性和耐久性提供理论基础。

我国从1980 年起引进了美国的PCCP 生产工艺和设备，PCCP 逐渐成为国内最为重要的输水管道材料之一，正被我国许多重要工程（如南水北调）推广应用。影响PCCP结构安全的主要因素有二：管道混凝土出现裂缝导致渗水和腐蚀介质的侵入，寿命急剧降低；高强钢丝断丝：一旦一根钢丝断裂，临近钢丝会受更大应力，导致多根钢丝断裂，就会有爆裂危险，高强钢丝断裂而发生PCCP爆裂已成为其主要的事故模式。裂缝和断丝对结构安全具有极大的影响，上述问题的出现将不能满足PCCP管道的安全使用性能。目前我国PCCP结构理论分析和安全性研究远远不能满足目前工程建设的需要。.本项目结合美国PCCP相关标准和我国相关规范、标准，通过对理论计算分析和现场试验数据进行研究，主要研究了四个关键问题：.（1）对管芯混凝土裂缝产生机理及其危害性进行了分析研究。.（2） 分析了合格管道的内水压试验、三点法荷载试验和正常工作状态试验数据，分析混凝土、砂浆、预应力钢丝的应力应变规律及开裂压力。.（3）分析了裂缝对管道安全性的影响.分析带裂缝管道的内水压试验、三点法荷载试验数据，分析混凝土、砂浆、预应力钢丝的应力应变规律及开裂压力；根据各种裂缝的可能成因和最不利位置，施加使管体开裂的诱因，对裂缝PCCP管进行内水压试验及三点法荷载现场试验，比较分析裂缝对管子的抗裂内压（Pt）和抗裂外压（Pc）的影响；计算带裂缝管的极限承载力，并和合格管进行对比，对裂缝发展趋势进行预测。最终，对裂缝PCCP管的整体安全性影响进行了分析。.（4）分析了断丝对管道安全性的影响.根据断丝出现位置和可能影响区域分布，采用人工剪断钢丝的方法模拟断丝情况，分先断丝后、进行内水压试验及三点法荷载试验及在内水压试验及三点法荷载试验荷载加载完成后断丝两种情况，监测断丝前后管道的受力状态和预应力损失情况。.项目研究成果可作为我国进行PCCP结构设计的依据，为保证PCCP安全性和耐久性提供理论基础，具有重大的理论意义、经济意义、社会意义与现实必要性。