大型PCCP断丝效应的数值模型对比研究

钟  胜，冯  新，赵  琳，周  晶

（大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连  116024）

摘  要：采用目前常用的3种断丝效应模拟模型，即整圈退出模型、局部退出模型和局部线性退出模型，研究了双层缠丝高工压、大口径预应力钢筒混凝土管（PCCP）在运行、环境荷载联合作用下的极限承载能力和失效模式。结果表明：在相同的断丝数量下，整圈退出模型所能承受的极限内压最低，局部退出模型次之，局部线性退出模型最大。整圈退出模型的失效模式为内层混凝土产生一对整圈的环向裂缝并贯穿至钢筒；在局部退出模型中，钢丝应力突变处最先出现混凝土剥落、裂缝、穿孔等破坏，最终的破坏范围约为断丝区的2倍，并且在断丝区域形成1个闭合回路破坏；在局部线性退出模型中，管顶、管底內芯混凝土拉伸破坏并迅速从断丝区域延伸至插口和承口。不同数值模型获得的极限内压和失效模式具有一定差异，未来需要开展模型或原型观测对数值模拟的结果进行验证。

关键词：预应力钢筒混凝土管；断丝效应；数值模型；结构响应；失效模式；非线性有限元分析