預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe,簡(jiǎn)稱PCCP）是在帶鋼筒的管芯混凝土上螺旋纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲,并噴涂水泥砂漿保護(hù)層和環(huán)氧煤瀝青防腐涂層而制成的復(fù)合管材。由于材料、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行和自然災(zāi)害等因素,一些管道出現(xiàn)了不同程度的損壞,使管線的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)升高。碳纖維加固PCCP具有非開(kāi)挖、工期短、對(duì)周邊環(huán)境影響小的特點(diǎn)。但是,由于碳纖維與混凝土的極限拉應(yīng)變差異巨大,傳統(tǒng)碳纖維加固技術(shù)（在PCCP內(nèi)壁直接粘貼碳纖維布）無(wú)法有效發(fā)揮碳纖維的應(yīng)力水平。本文提出復(fù)式碳纖維加固技術(shù),即在PCCP內(nèi)壁先粘貼高壓縮彈性墊層,然后粘貼碳纖維布。通過(guò)材料試驗(yàn)、模型試驗(yàn)、理論計(jì)算、三維有限元模擬,本文取得了以下幾個(gè)方面的研究成果:（1）PCCP內(nèi)壁復(fù)式碳纖維加固結(jié)構(gòu)利用墊層的高壓縮性,增大了碳纖維的變形空間,提高了碳纖維的徑向位移和環(huán)向應(yīng)變,有效降低了PCCP所承擔(dān)的內(nèi)壓荷載。（2）研發(fā)了一種適用于復(fù)式碳纖維加固PCCP技術(shù)的高壓縮彈性墊層材料,該墊層材料壓縮率大于40%,在壓縮率小于30%的情況下泊松比接近0;斷裂伸長(zhǎng)率大于90%;拉伸強(qiáng)度大于2.0... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院北京市

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖１．１預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（ＰＣＣＰ）的結(jié)構(gòu)型式??

告顯示自ＰＣＣＰ被研制幵發(fā)以來(lái)，其產(chǎn)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，到１９７１年（２９年后）達(dá)??到生產(chǎn)建設(shè)的頂峰（年產(chǎn)量為１０８６ｋｍ），隨后產(chǎn)量逐漸降低，１９９３年到２００４年年產(chǎn)??量維持在１５０ｋｍ左右，至２００６年年產(chǎn)量己不到高峰時(shí)期的２％（見(jiàn)圖１．２）。??１１００????１０００?－??９００?－??■?ＰＣＣＰ－Ｌ??８００?－??■?ＰＣＣＰ－Ｅ??７００?－??６００?－??｜?５００?－??４００?－??３００?－??２００?－??１００?？?Ｉ??０丨ＩＩ丨川丨丨川丨丨川丨丨川丨丨川丨丨川丨丨川丨丨川丨丨川丨丨川丨丨川丨丨川Ｉ．??“Ｌｎｍｕｉｃｒ＞ｃｎ＇＇ｊ＇＾ｉ＇ｖｉｏｏｏｏｕＤ?①?ｕｄｏＯ??ｏ＾〇ｊ＾ｏ〇Ｎｊ〇？ｏ＾ｏ〇ＮＪｃｒ＞〇￡ｋ〇〇ＮＪｃｒ＞??圖１．２美國(guó)１９４２－２００６年ＰＣＣＰ－Ｌ與ＰＣＣＰ－Ｅ的總產(chǎn)量??ＰＣＣＰ除廣泛應(yīng)用于美國(guó)和加拿大，也在非洲北部地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。被譽(yù)為世界??第八大奇跡的利比亞大人工河項(xiàng)目將撒哈拉大沙漠豐富的地下水通過(guò)管道輸送到北部??地中海沿岸人口密集區(qū)，總調(diào)水量為２５億ｍ３，輸水干線全長(zhǎng)為４５００ｋｍ。一期工程為??１９００ｋｍ，二期工程為１７００ｋｍ，管徑大部分是４ｍ，小部分為２．８ｍ、２．０ｍ和１．６ｍ，內(nèi)??壓大部分是ｌ．〇－１．２ＭＰａ，小部分是０．６、０．８、１．６和１．８ＭＰａ，現(xiàn)己通水運(yùn)營(yíng)＿。??中國(guó)引進(jìn)美國(guó)先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，從開(kāi)始鋪設(shè)ＰＣＣＰ至今已有近３０年的歷史。??１９８３年，北京市政工程研究所對(duì)ＰＣＣＰ進(jìn)行了－系列試驗(yàn)與研宄，并于１９８６年在南京??水泥管廠制成管徑０．６ｍ和１．２ｍ的ＰＣＣＰ

管體工作壓力１．６ＭＰａ，但非管線最大壓力段；爆管管體的鋼筒未達(dá)到均一的圓弧??半徑，進(jìn)而導(dǎo)致鋼筒外壁預(yù)先存在縱向裂縫。??爆管會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題，如圖１．３所示。隨著時(shí)間的推移，一些??材料、生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行等方面的問(wèn)題伴隨著惡劣的土壤與地質(zhì)條件逐漸凸顯，決定??ＰＣＣＰ承載能力的預(yù)應(yīng)力鋼絲斷裂數(shù)目逐漸增多，當(dāng)管道的損傷累積到一定程度時(shí)，管??體就會(huì)在高壓下爆裂。爆管將擾亂管道正常運(yùn)行并中斷供水，其沖刷的深坑和碎片會(huì)??對(duì)臨近區(qū)域造成嚴(yán)重的附加災(zāi)害。除此之外，位于火電廠、重要馬路、商業(yè)區(qū)和學(xué)校??周圍的ＰＣＣＰ管段一旦發(fā)生爆裂，其后果不僅僅影響對(duì)管線本身造成損傷，還將引發(fā)??嚴(yán)重的人員安全事故，造成巨大的社會(huì)影響。對(duì)于關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的重點(diǎn)供水工程一旦??發(fā)生爆裂，除了帶來(lái)嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失外，還會(huì)影響最高決策者對(duì)ＰＣＣＰ整個(gè)行業(yè)的信??心

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]CFRP修復(fù)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）內(nèi)壓試驗(yàn)與數(shù)值分析[D]. 胡赫.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 2017



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