李润斌，封 皓，刘 欣

(1.天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072；2.承德石油高等专科学校数理部，河北承德 067000)

0 引言

预应力钢筒混凝土管(prestressed concrete cylinder pipe，PCCP)是由带钢筒的混凝土管芯、环向缠绕的预应力钢丝和外部的水泥砂浆保护层组成的高性能复合型管材，该管道将混凝土抗压、钢丝抗拉、钢筒抗渗等各材料特点有机结合在一起，具有容量较大、承载能力较高、成本较低等特点，是长距离大口径带压输水工程的首选管材[1-2]。自20世纪80年代引入我国后，成为国家重点推广项目，广泛应用于南水北调等大型输水工程[3-4]。

根据国内外的研究，PCCP失效的主要原因是腐蚀或氢脆导致的预应力钢丝断裂，并往往造成突发性爆管等灾难性的后果，对于安全、经济、社会、能源等多方面造成严重影响[5-6]。根据AWWARF 4304报告文件，1942年至2006年的65年间美国共发生了399次爆管事件，此外，加拿大、墨西哥、南非、沙特阿拉伯等国也出现了PCCP爆管，国外频发的爆管事故给我国的PCCP状态评估管理敲响了警钟[7]。国外对于PCCP安全运行的管理方法主要分为2类：一是对管道进行状态评估，主要方法有超声波(ultrasonic technology)检测[8]、电磁(electromagnetic technology)检测[9-10]和声学光纤(acoustic fiber optic monitoring technology)检测等[11-12]；二是为了避免潜在故障，对管道进行性能预测，主要方法有3种，分别是基于状态评估记录数据的预测、使用统计模型和高级数学分析(如人工神经网络(ANN))进行预测和使用有限元(FE)分析的物理模型进行预测[13]。

目前，我国对于PCCP的制造工艺已基本掌握，但管道状态评估方面基本空白，安全监测能力严重落后于工程建设[14]。……