不同保护层PCCP顶管的受力性能有限元分析
Finite element analysis of stress performance of PCCP jacked pipes with different protective layers
关键词：
预应力钢筒混凝土管（PCCP）；顶进施工；保护层类型；受力性能；有限元模拟
Key words：
Prestressed concrete cylinder pipe(PCCP); Jacking construction; Protective layer type; Stress performance; Finite element simulation
刊期：
2025年第7期
DOI：
10.19761/j.1000-4637.2025.07.043.05
文章编号：
基金项目：
作者：
王晓军1，王法武2
单位：
1.山东龙泉管业股份有限公司，山东 淄博 255200；2.南京航空航天大学 民航学院， 江苏 南京 211106
摘要
摘 要：对顶进施工用预应力钢筒混凝土管（PCCP）分别外设砂浆保护层、混凝土保护层、钢筋混凝土保护层，采用ABAQUS软件建立了PCCP顶管有限元模型，分析了覆土、覆土和内压共同作用下，不同保护层PCCP顶管的受力性能。结果表明：钢筋混凝土保护层PCCP顶管的承载能力最高，混凝土保护层和砂浆保护层PCCP顶管的承载能力相差不大。
Abstract: The mortar protective layer, concrete protective layer, and reinforced concrete protective layer were respectively applied to the prestressed concrete cylinder pipe (PCCP) used for jacking construction. A finite element model of PCCP jacked pipe was established by using ABAQUS software, and the stress performance of PCCP jacked pipe with different protective layers under the action of soil cover, the combined action of soil cover and internal pressure was analyzed. The results indicate that the bearing capacity of the PCCP jacked pipe with reinforced concrete protective layer is the highest, and the bearing capacity of PCCP jacked pipe with concrete protective layer and mortar protective layer is similar.
结论
（1）不施加内压，仅覆土作用下，3种PCCP顶管管芯均处于受压状态，环向压应力值相近，管腰内壁处压应力较大，管顶底内壁处压应力较小；3种PCCP顶管的保护层均在管顶底处于受压状态，在管腰处进入受拉状态，砂浆保护层的环向拉应力最大，混凝土保护层次之，钢筋混凝土保护层的环向应力最小。
（2）覆土和内压共同作用下，3种PCCP顶管管芯均处于受压状态，管腰内壁处压应力较大，管顶底内壁处压应力较小。钢筋混凝土保护层PCCP顶管管芯外壁的压应力分布相对均匀。
（3）覆土和内压共同作用下，3种PCCP顶管的保护层均处于受拉状态，管腰处拉应力较大，管顶底拉应力较小，钢筋混凝土保护层的环向应变最小。
（4）覆土和内压共同作用下，3种PCCP顶管的保护层均为管腰处出现损伤；与混凝土保护层和砂浆保护层相比，钢筋混凝土保护层的损伤因子最小，承载性能相对最好。
（5）钢筋混凝土保护层对PCCP顶管的增强效果明显，承载性能相对最好，但同时也存在额外增加了钢筋绑扎、浇筑工序等问题，其设计要综合考虑PCCP和混凝土管相关规范；混凝土保护层PCCP顶管的受力和损伤与砂浆保护层PCCP顶管相差不大，设计和制造相对简单。因此，实际应用时，可根据工程需要选择合适的保护层类型。
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引用本文
王晓军,王法武.不同保护层PCCP顶管的受力性能有限元分析[J].混凝土与水泥制品,2025(7):43-47.
WANG X J,WANG F W.Finite element analysis of stress performance of PCCP jacked pipes with different protective layers[J].China Concrete and Cement Products,2025(7):43-47.
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