预应力钢筒混凝土管(PCCP)数值仿真分析综述

王倩玲 杨 杰 王法武

(南京航空航天大学航空宇航学院，江苏 南京 210000)

0 引言

预应力钢筒混凝土管(PCCP)，由混凝土管芯、钢筒、高强度预应力钢丝和砂浆保护层四部分组成。混凝土管芯内部或外表面带有一个两端焊有精密加工的接头钢圈的薄钢筒，混凝土管芯(内衬型为钢筒)外螺旋缠有高强度预应力钢丝，预应力钢丝外有一层致密的水泥砂浆保护层。PCCP不仅克服了钢管抗腐蚀能力差和混凝土管抗渗能力差的缺点，而且产生了一些新的优点。PCCP从形式上可分为两种:一种是埋置式预应力钢筒混凝土管道(PCCP-E)，埋置式管道钢筒内嵌在混凝土管芯之间，预应力钢丝缠绕在外部混凝土管芯外壁，然后再喷以砂浆保护层;另一种是内衬式预应力钢筒混凝土管道(PCCP-L)，内衬式管道钢筒包在混凝土管芯外面，直接在钢筒外壁缠绕预应力钢丝，然后再喷以砂浆保护层，其结构如图1，图2所示。PCCP作为一种新型复合管材，越来越受到人们的重视和关注，因此对于PCCP有限元研究就越来越多。本文经过查阅大量的相关文献，针对PCCP数值计算分析的问题作了综合介绍。概括起来，PCCP的数值计算模型分为两种:一种是二维有限元模型，另一种是三维有限元模型。

1 PCCP平面模型有限元分析

1993年，Zarghamee等[1]利用有限元软件ABAQUS建立PCCP线弹性模型。主要用来分析砂浆干缩应变、径向拉力、钢丝的径向膨胀、砂浆干缩与径向压力组合、砂浆收缩与钢丝的径向膨胀组合等五种工况，保护层砂浆与预应力钢丝在完全粘结、部分粘结及无粘结三种情况下，保护层的应力状况以及保护层与管芯分离情况。……