预应力钢筒混凝土管结构变形规律的原型试验研究Ⅰ：内压
2018-01-21窦铁生程冰清夏世法杨进新
窦铁生，程冰清，胡 赫，夏世法，杨进新，张 奇
（1.流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038；2.中国水利水电科学研究院，北京 100038；3.北京市水利规划设计研究院，北京 100044）
1 研究背景
预应力钢筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe，PCCP）是由混凝土管芯、钢筒、预应力钢丝以及砂浆保护层构成的复合结构，分为埋置式（PCCPE）和内衬式（PCCPL）两种型式［1-2］。PCCP具有强度高、抗渗性强、耐久性好、工程造价和维护费用低等特点，广泛应用于长距离有压输水和市政排水等基础工程中。自1942年开发PCCP以来，已有超过3.5万km的管道在北美地区运营，目前世界上最大的PCCP管道工程为利比亚“大人工河”，其一、二期工程铺管长度已达3 600 km。
Ross［3］、Seaman［4］、Kennison［5］、McCall等［6］、Tremblay［7］和 Zarghamee［8］等学者曾对 PCCP 进行过内水压试验研究，但由于PCCP结构的复杂性以及当时的测试技术水平，对PCCP结构内部钢筒缺乏试验数据，混凝土管芯、预应力钢丝以及砂浆保护层的测点布置也有限，缺乏对PCCP结构全面系统的试验数据。胡少伟等［9-10］和窦铁生等［11-14］也做过类似试验和PCCP的破坏分析，虽然取得了一定进展，但仍缺乏钢筒的试验数据。本文为研究PCCP在极限内水压力作用下的承载能力和破坏机理，基于光纤光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）传感技术和布里渊光时域分析技术（Brillouin Optical-fiber Time-Domain Analysis，BOTDA），采用内水压力试验，在PCCP钢筒、管芯混凝土内外侧、钢丝、砂浆上植入FBG传感器和分布式光纤，实现对PCCP现场原型管内压作用过程中应变的点式和全分布式测试，全方位测试PCCP结构在内水压力作用下的变形数据，以期获得PCCP在内水加压过程中的应变响应规律。
