翟科杰，方宏远，郭成超，3，4，5，倪芃芃，3，4，5，付 兵，李 斌

（1.中山大学土木工程学院，广东广州 510275；2.郑州大学水利科学与工程学院，河南郑州 450001；3.广东省地下空间开发工程技术研究中心，广东广州 510275；4.广东省海洋土木工程重点实验室，广东广州 510275；5.南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东珠海 519082；6.暨南大学力学与建筑工程学院，广东广州 510632）

1 研究背景

预应力钢筒混凝土管（PCCP）是由混凝土和钢材组成的复合结构管材［1-2］。由于其具有抗压能力强、抗渗性能好、口径大等优点，自问世以来，被广泛应用于大型输水供水工程，如利比亚大人工河工程和中国的南水北调工程，其效益获得工程界广泛认可。

PCCP 在运营期间主要承受外荷载和内部水压荷载，为此，胡少伟等［3-4］、窦铁生等［5-6］、Zhang等［7］曾对PCCP 进行过一系列抗外压和抗内压研究。PCCP 服役环境复杂且长时间埋于地下，在腐蚀环境或氢脆作用下，PCCP中的预应力钢丝经常发生断裂，直接影响PCCP管线的安全运营。Zarghamee等［8-10］通过4根PCCP断丝管道内水压破坏试验，分析了断丝PCCP的破坏模式，指出断丝管道的承载能力远大于钢筒强度，之后基于非线性有限元对复合荷载作用下的断丝PCCP进行了风险分析。考虑到相邻PCCP 管间承插口接头的相互影响，Hajali 等［11-13］利用数值模型方法分析了断丝位置、断丝数量对管线承载力的影响。Hu 等［14］结合足尺试验与有限元方法，分析了不同断丝率下PCCP 结构受力响应，研究表明断丝后管道发生应力重分布，断丝处管道材料应力集中。

PCCP 中钢丝的断裂导致管线承载能力大幅下降，进而发生爆管事故，严重影响人们生活与生产。……