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预应力钢筒混凝土管(PCCP)作为复合型管材兼有钢管和混凝土管的优点,被越来越多地应用于输水工程中,因此近年来对于PCCP的研究越来越得到重视。由于PCCP自身的结构特点,预应力钢丝对于PCCP的承载能力和受力性能十分重要,但是当前针对预应力钢丝螺距对PCCP受力性能的影响还是空白。本文拟通过分析研究预应力钢丝螺距对PCCP受力性能的影响规律,为工业界在PCCP结构设计时相同配筋率下钢丝与螺距的科学选取提供依据;并通过二维、三维有限元对比分析,试图建立从三维分析模型向二维分析模型转化的简化方法。具体工作如下:(1)基于国内外有关PCCP有限元研究现状的分析,重点探讨了PCCP建模过程中存在的难点及可能的解决方法;并结合前人研究基础及实际工程问题的需要,分析建立了本文研究的重点内容,即研究预应力钢丝螺距对PCCP受力性能的影响以及探索三维分析模型向二维分析模型转换的方法。(2)基于Olander分布系数法,针对具体算例,分析计算了PCCP上作用的土荷载、管自重、流体自重以及内水压力的大小和分布形态。(3)基于PCCP结构自身的受力特点,构建了适用于PCCP受力分析的平面应变模型。进行了正常使用极限状态和承载力极限状态下(总计11种工况)的PCCP的受力状态分析,得到各工况下PCCP各部位的应力应变响应。(4)为研究钢丝螺距对PCCP受力性能的影响,本文建立了钢丝螺距分别为0.010m、0.014m、0.017m、0.020m、0.023m、0.026m、0.029m、0.032m、0.035m、0.038m10组PCCP三维模型(该三维模型轴向网格的划分恰好与钢丝的螺距一致)。通过该10组模型在WT3和FWT6两种工况下PCCP的受力分析,得出以下规律:在工况WT3作用下管中位置的内层管芯,除了个别的螺距外,应力值基本保持不变,在管端位置随着螺距的增大而减小;在工况FWT6作用下,管芯各部分的应力随着螺距的增大呈现逐渐减小的趋势。(5)通过二维模型和三维模型的应力对比分析,得出了三维模型向二维模型转换的公式:M3k M2,其中M3为三维模型计算得到的应力值,为预应力钢丝螺距,M2为二维模型计算出的应力值,k为三维模型向二维模型的简化系数。