Page 43 - 2023年第54卷第12期

的整体性。更进一步，断丝作用时和管芯开裂后，有限数量的点式传感器测量结果的规律性并不明
显。随着砂浆开裂，断丝预应力损失范围也无法更好地体现。目前虽已尝试采用能体现管体整圈变形
的分布式测量来替代传统的点式测量，但分布式光纤的空间分辨率和应变精度有待提高 ［１８ － １９］ ，而且尚
未应用到断丝试验中，因而未能精确地捕捉混凝土开裂和断丝预应力损失的范围及其扩展规律。
因此，结合分布式光纤传感器并对相同设计参数的管体在不同工况下开展断丝破坏试验成为必然
选择。本文以恒定内压集中断丝的破坏试验为参照，在恒定和循环内压下开展了定量的离散断丝破坏
试验，并进行了恒定外压集中断丝的破坏试验。试验获得了不同工况下管体破坏过程中各层材料初始
损伤和管体最终破坏时对应的断丝数量，揭示了断丝的预应力损失规律和管芯的破坏规律，可为开发
精细化断丝过程数值模拟方法提供依据，为开展断丝 ＰＣＣＰ结构性能评估打下坚实基础。

２ 试验设计方案

为更全面地了解 ＰＣＣＰ断丝破坏的规律，考虑了 ３类荷载（恒定内压、循环内压和恒定外压）和 ２
类断丝（集中和离散断丝），生产了 ４根试验管，形成了 ３组对比方案，如图 １（ａ）所示。集中断丝只
有一个断丝区，而离散断丝包含 ４个断丝区，分别如图 １（ｂ）（ｃ）所示；管体各层材料在生产过程中均
植入了分布式光纤传感器，如图 １（ｄ）所示；每根管断丝的位置、顺序和范围如图 １（ｅ）（ｆ）所示，图中
离散断丝编号的不同颜色用于快速查找断丝位置。其中，离散断丝区在纵向上可拼接成连续的线段，
但在环向上分散在 ４个角度。此外，集中断丝管在管体中部布设的分布式光纤更加密集，而离散断丝
管的光纤分布比较均匀。钢丝腋角处沿环向布设分布式裸纤，并覆盖环氧树脂胶，以防止辊射砂浆时整
圈光纤在某处被高速的大颗砂粒击断。管芯外表面、钢筒外表面和管芯内表面（砂浆外表面）上的光纤分
别额外采用紧包护套、碳纤维布和玻璃纤维布防护。

图 １ 对比试验的总体设计

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