ABAQUS考虑粘结滑移的PCCP（预应力钢筒混凝土管）螺旋预应力筋断丝模拟

会CAE的喵星人

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预应力钢筒混凝土管（PCCP）由混凝土、钢管、预应力筋、砂浆等组成。在包裹钢管的混凝土外侧通过张拉螺旋预应力来避免混凝土的开裂，张拉后在外侧涂抹砂浆以增大筋与砂浆层的粘结力。  

 

预应力筋断裂是PCCP失效的主要原因之一。预应力筋断裂后立刻发生内缩，断裂端滑移值最大，并向远离断裂端逐渐减小滑移值。而预应力表现出相反的现象：断裂端预应力为0，并向远离断裂端逐渐增大。预应力筋与内部混凝土发生接触，同时在滑移方向有摩擦力作用。外侧砂浆对预应力筋有裹握力，需要考虑筋与砂浆层的粘结滑移。  

 

本期教程采用连接器单元建立了螺旋预应力筋与PCCP的粘结滑移作用，同时筋与内部混凝土考虑摩擦力。与实际工况相同，考虑内部钢管混凝土与外部砂浆的先后施工顺序，对PCCP施加水压后割断内部预应力筋以模拟断丝现象。  

 

模拟结果表明：  

1. 断丝附近应力骤降至0，远离断丝由于混凝土摩擦力和砂浆粘结力，筋应力逐渐增大。

1. 混凝土应力沿径向梯度变化。  

1. 断丝处筋滑移最大，远离断丝滑移逐渐减小。

   

来源：会CAE的喵星人