Page 119 - 水利学报2021年第52卷第6期

CFRP 加固层数的增加，钢丝受力状态不断改善，PCCP 承载性能持续提升，爆管可能性降低。不同
层数 CFRP 加固时，CFRP 最大环向应力约为 610 MPa，远小于极限抗拉强度 3400 MPa，未能充分发
挥其优越的抗拉性能。

单位：Pa
+1.199e+09
+1.192e+09
+1.184e+09
+1.177e+09
+1.169e+09
+1.162e+09
+1.155e+09
+1.147e+09
+1.140e+09
+1.132e+09
+1.125e+09
+1.117e+09
+1.110e+09
图 23 钢丝环向应力云图
单位：Pa
+6.100e+08
+5.896e+08
+5.692e+08
+5.489e+08
+5.285e+08
+5.081e+08
+4.877e+08
+4.674e+08
+4.470e+08
+4.266e+08
+4.062e+08
+3.858e+08
+3.655e+08
图 24 CFRP 环向应力云图

5 结论

本文针对 PCCP 管道断丝病害问题，提出使用预应力 CFRP 外部缠绕 PCCP 加固技术。通过一根长
6 m、内径 1.4 m 的埋置式 PCCP 足尺试验，验证了所提出技术的加固效果。之后，基于有限元方法，
建立了预应力 CFRP 加固断丝 PCCP 三维模型，并将仿真结果与试验进行了对比评估，分析了 CFRP
预应力和层数对加固效果的影响。得出主要结论如下：（1）试验中，预应力 CFRP 加固后的截面几乎
未发生破坏，而未加固截面破坏严重，预应力 CFRP 加固效果明显。（2）断丝和加固对管道影响区域
约为断丝宽度的 3 倍，远离断丝和加固区域的管道受力状态不受影响。（3）以管道工作极限状态为依
据 ， 断 丝 15%的 PCCP 管 道 经 2 层 、 4 层 和 6 层 预 应 力 为 10%的 CFRP 加 固 后 ， 承 载 力 可 分 别 提 高
65.6%、103.1%和 162.5%。（4）当断丝率低于 15%时，采用 8 层预应力为 10%的 CFRP 对其进行加固修
复，可使 PCCP 在工作内压 1.0 MPa 下正常运行。

参 考 文 献：

［ 1 ］ ANSI/AWWA C304-2014，Design of prestressed concrete cylinder pipe［S］. American National Standards Insti⁃
tute，American Water Works Association，2014 .
［ 2 ］ SL702-2015，预应力钢筒混凝土管道技术规范［S］. 北京：中国水利水电出版社，2015 .
［ 3 ］ 胡少伟，沈捷，王东黎，等 . 超大口径预存裂缝的预应力钢筒混凝土管结构分析与试验研究［J］. 水利学
报，2010，41（7）：876-882 .
［ 4 ］ 孙岳阳，胡少伟，范向前，等 . BCCP 外压承载能力原型试验［J］. 华中科技大学学报（自然科学版），2020，
48（4）：1-8 .
［ 5 ］ 窦铁生，程冰清，胡赫，等 . 预应力钢筒混凝土管结构变形规律的原型试验研究Ⅰ：内压［J］. 水利学报，
2017，48（12）：1438-1446 .
［ 6 ］ 窦铁生，程冰清，胡赫，等 . 预应力钢筒混凝土管结构变形规律的原型试验研究Ⅱ：外压［J］. 水利学报，

2018，49（2）：207-215 .
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