Page 47 - 2023年第54卷第12期

的断丝总数。以恒定内压离散断丝试验（管 ２）为例，断丝少于 １２５根时，断点位置比较离散，最大集
中断丝数为 １０根，断口开度约为 １０ｍｍ，各组钢丝的断点开度不相互影响；断丝为 １３０～１４０根时，
形成了 １５和 ２０根的集中断丝，部分断口开度扩展至 １５ｍｍ，如图 ６（ａ）所示。随着断丝数量增加，Ｂ
区和 Ｃ区的断点越来越集中。断丝 １８０根时，部分断点开度扩大至 ３０ｍｍ，如图 ６（ｂ）所示。此时，最
大集中断丝数为 ５０根（Ｂ区）；在 ２．５ｍ周围已形成 ９５根纵向连续但是环向分散的断丝，但 ２．５ｍ处
的断口开度仍相对较小。当断丝 １８５根时，内压突降；将压力增加至 １．１５ＭＰａ的过程中，砂浆、钢丝
和混凝土先后脱落，钢筒起鼓，试验结束。

图 ６ 管 ２断丝过程中钢丝断口的测量值

循环内压与断丝耦合作用会加速砂浆分层开裂，导致断丝预应力损失范围提前扩展。以循环内压
离散断丝试验（管 ３）为例，断丝至 ８０根期间，每断 ２０根后进行 ２次循环内压；断丝 １００根和 １２０根
后，各进行了 ４次循环内压；之后每断丝 ５根后就进行 ４次循环内压，直到无法再加载至 １．１５ＭＰａ。断
丝和循环荷载耦合作用下的断口开度如图 ７所示。其中，８０ － Ｓ２指断丝 ８０根后的第 ２次升压；１２５ － Ｘ１
指断丝 １２５根后的第 １次卸压。断丝至 ８０根时，砂浆几乎未发生损伤，钢丝断口开度基本都在 １５ｍｍ以
内；此时，循环内压不会造成断丝预应力损失扩展。在断丝 １００～１２０根时，部分钢丝断口开度扩展至
２０ｍｍ；循环内压会造成断口扩展，但幅度很小。断丝 １２５根时，砂浆出现数条纵向裂缝，钢丝断口
因此显著扩大；随后的第 １次循环内压再次使 Ａ区断口大幅扩展，并使 Ｂ区断口首次突扩，但之后的
循环内压没有再使断口显著扩大。断丝 １３０根后的循环内压导致砂浆纵向裂缝向插口扩展，大部分断
丝已整圈失去预应力。断丝 １４０根后，砂浆和钢丝先后脱落，管体破坏。
恒定外压下断丝预应力损失规律在断丝前期与恒定内压类似。以恒定外压集中断丝试验（管 ４）为
例，试验先将外压加载至抗裂外压（ ３６０ｋＮ?ｍ），然后在恒定外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外压。管 ４断丝过程中钢丝断口的测量值如图 ８所示。当
断丝 ２５根时，断丝口附近的砂浆上首次观察到斜裂缝。断丝 ３０～５０根时，钢丝断口附近砂浆斜裂缝
数量、长度和宽度均在缓慢增大；砂浆开裂范围基本与断丝宽度相当；断丝口处的砂浆分层逐渐明

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