預應力鋼筒混凝土管纏絲過程應力分析.pdf

1、近年來，隨著預應力鋼筒混凝土管（以下簡稱PCCP）在我國的迅速發(fā)展，其已被廣泛應用于電力、水利、市政給排水等相關工程領域，尤其是我國近年來的重點工程——南水北調工程。自河南省南水北調中線配套工程開工以來，工程人員發(fā)現(xiàn)PCCP管道在生產(chǎn)、搬運、放置以及安裝期間，管芯混凝土表面普遍都產(chǎn)生裂縫。本文結合南水北調工程建設中出現(xiàn)的問題，重點對PCCP管道生產(chǎn)工藝中的鋼絲纏繞這一工序進行研究，對鋼絲纏繞過程中管芯混凝土的應力變化規(guī)律以及鋼筒螺旋焊縫

2、處搭接臺階應力集中等問題進行有限元分析，研究其對管芯混凝土裂縫形成的影響。
　　本文總結了PCCP在國內外的發(fā)展以及有關PCCP管道結構的研究現(xiàn)狀和研究方法。根據(jù)埋置式PCCP管道的生產(chǎn)工序和特點，結合相關的工程生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用ANSYS有限元軟件，建立了PCCP纏絲過程有限元分析模型，模型中充分考慮了不同材料間的協(xié)調工作以及鋼筒內螺旋焊縫的搭接臺階，采用等效荷載法進行預應力的施加，并將整個纏絲過程分解為七個不同的工況（即纏絲位置達

3、到1m、2m、3m、4m、5m、6m以及纏絲完成水平放置時）進行計算。
　　根據(jù)計算結果分析得到以下結論：（1）在纏絲過程中鋼筒螺旋焊縫會引起管芯混凝土的應力集中，當搭接臺階為1.5mm時應力集中系數(shù)為1.39，當搭接臺階為2.0mm時應力集中系數(shù)為1.50；（2）在整個纏絲過程中內外層管芯混凝土均會產(chǎn)生徑向拉應力、環(huán)向拉應力及軸向拉應力，其中軸向拉應力對管芯裂縫的影響最大，且內層混凝土較外層混凝土更易產(chǎn)生裂縫；（3）對于內層混凝

4、土來說，鋼絲纏繞至管道的上半段時產(chǎn)生的軸向拉應力最大。纏絲過程中最大軸向拉應力總是發(fā)生在纏絲處的后方0.4m范圍內的焊縫處；（4）內外層混凝土環(huán)向應力的變化趨勢基本一致，主要表現(xiàn)為壓應力，因此纏絲過程不會引起縱向裂縫的產(chǎn)生；（5）纏絲完成后，管道在豎直放置和水平放置狀態(tài)下，內外層混凝土的各個拉應力都很小，不會引起縱向裂縫和環(huán)向裂縫。由此可見，鋼絲的預應力只有在纏絲進行的過程中才可能導致內層混凝土環(huán)向裂縫的產(chǎn)生，當纏絲完成后，預應力的作用