Page 46 - 2023年第54卷第12期

有量的关 键 指 标，也是影响 ＰＣＣＰ结构
性能的关键因素，更是开发精细化的断
丝过程数值模型的基础。管芯的破坏规
律受荷载类型和管芯预压应力保有量的
双重影响，其中内压和外压下管芯的破
坏规律差异较大。
３．１ 断丝预应力损失的一般规律 断丝
预应力 损 失 范 围 的 变 化 取 决 于 砂 浆 的
图 ３ 不同工况下体现管体破坏过程的断丝点
损伤 程 度。 以 恒 定 内 压 集 中 断 丝 试 验
（管 １）为例，试验先将内水压力加载到 １．１５ＭＰａ，然后在恒定内压下采用砂轮机从管体中部向管体
两端依次分组割断钢丝，直到管体不能维持恒定内压为止。断丝发生后，砂浆保护层握裹断丝，使
断丝仅在局部范围损失预拉应力。断丝 １０根时，测试数据表明断丝预应力损失的初始影响范围约为
断点±７０°。断丝 ２０根时，断丝处的砂浆初裂；断丝 ２０～４０根期间，砂浆表面的裂缝增多并扩展，但
断丝预应力损失范围并未明显扩展，如图 ４所示。

图 ４ 管 １钢丝在 ２．７５ｍ处的环向测试应变

现场钢丝断口开度是断丝预应力损失范围的具象表现。管 １的断丝顺序如图 １（ｅ）所示，断丝 ４５
根时各钢丝断口突然扩大，并在随后断丝过程中继续扩大，如图 ５所示。随着断丝继续增多，砂浆开
裂范围扩展到管体整圈。断丝 ５５根时，大部分断口开度超过 ８０ｍｍ，即整圈断丝已损失预拉应力。此
时，断口开度的测量值包含了因预应力损失造成的断点回缩和因管芯开裂造成的管径增大。最终，断
丝区的砂浆和断丝全部脱落。

图 ５ 管 １断丝过程中钢丝断口的形态演变与测量值

３．２ 影响断丝预应力损失的因素 断丝的集中程度和荷载类型均对断丝预应力损失有重大影响。离散
断丝缓解了断丝前期砂浆保护层因应力集中导致的分层和开裂，增大了断丝预应力损失范围扩展所需

— １ ４ ４ —
３