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预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,简称PCCP)是一种复合型管材,广泛应用于各种输调水工程。PCCP在运行时,由于其复杂的工作环境,结构本身会产生裂缝和断丝,从而影响管道的承载性能,严重时甚至会导致发生爆管等工程事故,因此有必要分析裂缝和断丝对PCCP管承载能力的影响,对管的承载能力进行评估。本文结合PCCP管道工程,利用有限元软件ABAQUS进行数值仿真,通过与试验结果对比验证模拟结果的正确性,并对PCCP管的承载能力进行研究。综合分析PCCP裂缝的成因,研究由于干燥收缩引起的管芯混凝土内壁环形裂缝对PCCP承载能力的影响。通过将钢筒与插口钢环根部的焊接位置向管内延伸,分析改变钢筒与插口钢环焊接位置对PCCP插口端内壁环形裂缝的影响,分析结果表明将钢筒与插口钢环根部焊接位置向管内延伸能够减小缠丝后管芯混凝土的轴向拉应力,有利于减少PCCP插口内壁环形裂缝。通过考虑砂浆保护层对钢丝的握裹力,建立更符合实际的PCCP断丝模型,研究断丝数量和断丝位置对PCCP承载能力的影响。研究结果表明钢丝断裂后,断口处的钢丝应力完全释放,但由于砂浆保护层握裹力的作用,钢丝的应力沿管周方向经过约2750mm后不受影响;断丝会造成两侧未断钢丝的应力增大,沿管长方向其影响长度随着断丝数量的增加而增长;断丝会降低PCCP的承载能力,且断丝数量越多,PCCP承载能力降低的幅度越大;相同断丝数量下,管端断丝比管中间断丝对PCCP承载能力的影响更为显著。根据实际工程多次断丝检测数据,估计断丝发展速度,对在役PCCP管进行承载力评估,研究发现PCCP完好管在工作内外压的共同作用下不会发生破坏;PCCP断丝10%以后,管芯混凝土出现受拉损伤;当断丝数量达到40%左右时,断丝区域管芯混凝土在内外压共同作用下出现贯穿性裂缝,管道不宜继续承载;当断丝数量达到60%左右时,钢筒应力达到屈服,此时PCCP可能会发生爆管。