为研究腐蚀断裂对预应力钢筒混凝土管(PCCP)失效的影响,建立了PCCP双区域断丝三维非线性管-土相互作用有限元模型,得到了不同间距轴向双区域断丝情况下管道的损伤演化、失效模式和极限承载能力。结果表明,断丝区域间距越大,相互影响越小,当间距大于150 cm后,两个区域之间基本没有相互作用,其极限内水压力与单区域断丝的结果差别显著。研究结果可为PCCP实际工程中的双区域断丝损伤评价及承载能力分析提供参考。

对比研究了单一氯盐和硫酸盐-氯盐耦合侵蚀条件下,环氧煤沥青防腐涂层厚度对PCCP蒸养和标养砂浆的Cl-渗透规律;通过抗压耐蚀系数这一指标,评价了涂层厚度和养护方式对砂浆抗硫酸盐-氯盐耦合侵蚀性能的影响。结果表明,相比蒸养砂浆,标养砂浆有更强的抗侵蚀性能;随着环氧煤沥青漆涂层厚度的增加,砂浆的抗侵蚀能力明显增强;在SO42-与Cl-共同侵蚀下,抗压耐蚀系数呈现出先增加后减小的规律;SO42-在侵蚀早期一定程度上会抑制Cl-的扩散,随着侵蚀时间增长,钙矾石大量生成,砂浆内部孔隙率逐渐增大,Cl-扩散速率逐渐增加。

为研究PCCP管材结构安全性问题,分析了PCCP结构材料性能、管道结构设计、制作工艺以及管道使用环境对PCCP结构安全性的影响。研究表明,在PCCP结构设计、管道制造和管线设计中,只要严格执行相关标准,PCCP的安全性是可控的。此外,结合实际生产经验,对提高PCCP生产质量提出了相应的控制措施。

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在设计制造、安装施工以及外部环境等因素综合作用下会出现砂浆保护层受损脱开、预应力钢丝断裂、混凝土管芯纵向开裂以及钢筒泄漏等问题。为使管道恢复至原有承载能力,延长其使用寿命,消除安全隐患,需采用适当的方式对PCCP管进行修复加固。本文总结了常用的PCCP补强加固方法,并从内容、步骤、适用范围、优缺点等多方面对各方法进行了对比,可为国内PCCP的补强加固提供参考。

针对某输调水工程在役超大口径PCCP断丝问题,建立有限元分析模型,探究了管身中部预应力钢丝发生不同比例断丝时的管道各部位受力状态。结果表明,随着内水压的增大,断丝管都是管腰处断丝区域外的砂浆保护层最先进入塑性,然后是管芯的顶部、底部和管顶管底的钢筒,最终管腰处预应力钢丝达到其抗拉强度,整管破坏。随着管身中部断丝比例的增加,钢筒和预应力钢丝进入塑性阶段时所对应的内水压值逐渐减小,钢筒总是先于预应力钢丝进入塑性阶段。砂浆保护层和管芯在一定断丝比例之后进入塑性阶段所对应的内水压值维持在一个稳定的数值。研究结果可为实际工程中PCCP出现断丝安全风险后的结构承载能力评估提供依据。

基于目前国内预应力钢筒混凝土管(PCCP)发展面临的几大问题,结合具体工程,从产品结构设计、主要原材料采购、生产质量控制、铺设使用场合和运行管理等方面提出了相应建议,以利于促进PCCP行业健康有序发展。

新颁布实施的CECS 1402011《给水排水工程埋地预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》与2002版相比,进行了大量的修订和修改,但仍存在一些问题。本文结合使用经验,分别对新标准涉及的有效预应力、预应力损失、钢丝强度取值、可变作用分项系数、抗裂公式安全系数、受拉区混凝土的影响系数、抗裂检验压力计算等方面进行了分析和探讨,并提出了建议。

本次标准修订中对GB/T 15345—2003《混凝土输水管试验方法》标准的范围、规范性引用文件、术语和定义、外观质量、几何尺寸、水压、外压荷载、混凝土强度、保护层砂浆抗压强度、保护层砂浆吸水率以及管子接头相对转角等项目都作了不同程度的修改。为了方便使用新版标准的各类人员加深对各个项目试验方法的理解,本文基于标准修订编制说明的内容对新标准的主要变化之处进行了比较完整的说明。

结合GB/T 19685—2017《预应力钢筒混凝土管》标准修订情况,从标准范围、产品分类及尺寸、原辅材料、制管技术要求、成品质量、检验规则和附录出发,介绍了标准的修订条款,以期为我国PCCP行业的发展提供更为规范的技术依据和指导。

通过对国标GB/T 19685—2005《预应力钢筒混凝土管》中PCCP抗裂内、外压检验荷载公式的分析,修改了抗裂内压检验荷载公式中的个别参数,整理出了新的抗裂内、外压检验荷载公式,并举算例进行了对比计算,提出了对公式使用的几点认识。