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【摘要】简介了预应力钢筒混凝土管（PCCP）结构、特性及发展和应用。在结构上，由钢板、钢丝和混凝土构成，充分发挥钢材的抗拉，易密封，及混凝土的耐腐性；在特性上，设计方法安全、承压高、密封好、耐腐性好、通水能力强、可焊接部分接头、对地基适应性好、运行经济安全、造价低寿命长、综合效益好；在发展和应用中，举出国外一些应用事例。结合二期工程应用后效果，指出随着PCCP逐渐被人们所认识和接受，PCCP将有可能代替传统的钢筋混凝土管。
关键词：预应力钢筒混凝土管给水管道特性应用
中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号：
1前言
預应力钢筒混凝土管是国家二十一世纪重点推广项目，它作为一种新型复合管材，越来越受到人们的重视和关注。预应力钢筒混凝土管以其具有内壁光滑，阻力小，承压高，接头密封好、耐腐蚀、施工快，寿命长，等一系列优点给安装、运行使用带来诸多方便，而且价格不高于预应力钢筋混凝土管，已逐渐被人们所接受。所以使用预应力钢筒混凝土管代替传统钢筋混凝土管，在全国开始普及起来。引岗黄水库水供水二期工程工程中使用了大量DN1800mm预应力钢筒混凝土管，经过近十年的运行，至今未发生漏水、跑水现象，管道运行状况良好。
2预应力钢筒混凝土管的结构
预应力钢筒混凝土管是由钢板、钢丝和混凝土构成的复合管材。此种管材充分而又综合地发挥了钢材的抗拉，易密封性及混凝土的耐腐蚀性，它从型式上可分为两种：一种是内衬式预应力钢筒混凝土管（英文缩写为PCCP-L），是在钢筒内部衬以混凝土后，在钢筒外面缠绕预应力钢丝，再辊射砂浆保护层；一种是埋置式预应力钢筒混凝土管（英文缩写为 PCCP-E），是将钢筒埋置在混凝土中，然后在混凝土管芯上缠绕预应力钢丝，再辊射砂浆保护层。
3预应力钢筒混凝土管的发展
预应力钢筒混凝土管的生产和应用，至今已有五十多年的历史，最早是由法国邦纳公司研制，到四十年代，欧美各国竟相研制。目前已遍及西欧、北美、独联体、中东及北非等地区，经历了半个多世纪的发展，现已进入技术成熟阶段。从管材设计、制造、检测、安装、使用等方面，都实现了全过程规范化，系列化服务。
在美国铺设PCCP管长度达29000多公里,非洲利比亚人工大运河工程，全长1900多公里，采用的是两条DN4000mm的PCCP-E管。我国的PCCP管已有一定的发展，在一些工程上得到了使用，做到了一次通水成功，取得了良好的经济效益和社会效益。国家对PCCP管的发展十分重视，产品行业标准已经发布，结构设计规范正在制定中。此种管材已被列入《中国城市供水行业2000年技术进步发展规划》，该规划指出：“希望预应力钢筋混凝土管能发展到国外早已采用的薄壁钢筒混凝土管，它兼有钢管的抗渗和混凝土的抗腐蚀的优点”。在今后的发展趋势和建议中指出：“加钢筒的预应力钢筋混凝土管是利用钢管和预应力钢筋混凝土管各自的优点复合而成的管材。”在选择管材的基本原则中指出：“薄壁钢筒预应力混凝土管性能和价格都有一定的优势，是十分可行的管材。建设部对此种管材指出：“在当前国民经济建设中，这是一种很有前途的新型管材，具有耗钢少，价格低、使用寿命长等特点，能为大中城市建设带来显著的社会效益和经济效益。”
4技术经济特性
4.1设计方法先进、安全
它用综合分析法将各种内压力和外荷载组合在一起进行设计。该法考虑了管壁的弹性变形和非弹性变形，安全的限制了混凝土的抗拉和抗压应力，这种灵活性可使设计工程师根据管线实际情况进行最经济、最可靠的管材设计。
图1PCCP管应力累加图
4.2承受高的内压和外部荷载
因PCCP使用了经水压检验的钢筒，解决了一般混凝土管存在的渗水问题，所以它可以承受很高的工作压力，我国产品标准的工作压力指标为0.4-2.0Mpa，国外应用的PCCP管工作压力有的高达3.0Mpa以上。由于PCCP在设计上可以充分使用混凝土的抗压强度，所以较其他管材可以承受更大的外荷载。
4.3接头密封好
PCCP接头采用钢制承插口，尺寸精度高（承口与插口工作直径配合间隙最小0.5mm，最大2mm），承口呈钟形环状，插口是带有凹槽的特制异型钢，胶圈按等断面设计放置在凹槽内，这样不仅使胶圈受双向挤压形成很好的密封力，而且胶圈定位良好。这种型式的接头可承受高达3.0MPa的压力。
4.4半刚性接头使得PCCP对地基适应性好
PCCP的半刚性接头使得此种管材既有一定程度的刚性，又有一定的柔性，使其能转一定的角度，所以适应地基变化的性能较其他管材为好。
表1PCCP管允许相对转角
图2PCCP管接口相对转角图
4.5较高的通水能力
PCCP管内表面非常光滑，不形成瘤节，表面不结垢，使得管线在运行服务期内能保持很高的通水能力。经水力摩阻试验：离心成型的PCCP-L管，n=0.012;对于立式振动成型的PCCP-E管，n=0.0107,可见的粗糙率值是比较小的。
4.6耐腐蚀性能好
由于构成的所有钢材都被良好密实的混凝土包裹，经防腐处理的承插口安装后其外露部位又用沙浆灌注封口，混凝土或砂浆提供的高碱性环境使得构成内部的钢材钝化，从而阻止其腐蚀，故其防腐性能好。
4.7可通过焊接部分接头以抵抗推力
当施工现场不方便做混凝土支墩抵抗推力，或者经比较做混凝土支墩不经济时，PCCP管可通过在现场将转角处一定数量管道的钢制接口焊接起来，以抵抗推力。
图3接口焊接图
4.8管道运行经济安全
PCCP独特的复合结构和独特的接头型式，使得这种管材不会出现管身渗水，接头漏水，更不会出现爆管、断管等现象。在管材价格上，就二期工程来说，直径1.8米，长度5米的钢套筒管每根8750元左右，而钢筋混凝土管每根也在8750元左右。
4.9造价低、寿命长，社会综合效益好
PCCP为直筒型，运输方便，且钢制接头使得运输安装中无损耗。安装时沟槽开挖宽度窄，接口工作坑浅，综合造价低。国外五十年的运行经验已经证明，PCCP的寿命可达五十年以上，其社会综合效益好。
参考文献：《中国城市供水行业2000年技术进步发展规划》
关键词：预应力钢筒混凝土管给水管道特性应用
中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号：
1前言
預应力钢筒混凝土管是国家二十一世纪重点推广项目，它作为一种新型复合管材，越来越受到人们的重视和关注。预应力钢筒混凝土管以其具有内壁光滑，阻力小，承压高，接头密封好、耐腐蚀、施工快，寿命长，等一系列优点给安装、运行使用带来诸多方便，而且价格不高于预应力钢筋混凝土管，已逐渐被人们所接受。所以使用预应力钢筒混凝土管代替传统钢筋混凝土管，在全国开始普及起来。引岗黄水库水供水二期工程工程中使用了大量DN1800mm预应力钢筒混凝土管，经过近十年的运行，至今未发生漏水、跑水现象，管道运行状况良好。
2预应力钢筒混凝土管的结构
预应力钢筒混凝土管是由钢板、钢丝和混凝土构成的复合管材。此种管材充分而又综合地发挥了钢材的抗拉，易密封性及混凝土的耐腐蚀性，它从型式上可分为两种：一种是内衬式预应力钢筒混凝土管（英文缩写为PCCP-L），是在钢筒内部衬以混凝土后，在钢筒外面缠绕预应力钢丝，再辊射砂浆保护层；一种是埋置式预应力钢筒混凝土管（英文缩写为 PCCP-E），是将钢筒埋置在混凝土中，然后在混凝土管芯上缠绕预应力钢丝，再辊射砂浆保护层。
3预应力钢筒混凝土管的发展
预应力钢筒混凝土管的生产和应用，至今已有五十多年的历史，最早是由法国邦纳公司研制，到四十年代，欧美各国竟相研制。目前已遍及西欧、北美、独联体、中东及北非等地区，经历了半个多世纪的发展，现已进入技术成熟阶段。从管材设计、制造、检测、安装、使用等方面，都实现了全过程规范化，系列化服务。
在美国铺设PCCP管长度达29000多公里,非洲利比亚人工大运河工程，全长1900多公里，采用的是两条DN4000mm的PCCP-E管。我国的PCCP管已有一定的发展，在一些工程上得到了使用，做到了一次通水成功，取得了良好的经济效益和社会效益。国家对PCCP管的发展十分重视，产品行业标准已经发布，结构设计规范正在制定中。此种管材已被列入《中国城市供水行业2000年技术进步发展规划》，该规划指出：“希望预应力钢筋混凝土管能发展到国外早已采用的薄壁钢筒混凝土管，它兼有钢管的抗渗和混凝土的抗腐蚀的优点”。在今后的发展趋势和建议中指出：“加钢筒的预应力钢筋混凝土管是利用钢管和预应力钢筋混凝土管各自的优点复合而成的管材。”在选择管材的基本原则中指出：“薄壁钢筒预应力混凝土管性能和价格都有一定的优势，是十分可行的管材。建设部对此种管材指出：“在当前国民经济建设中，这是一种很有前途的新型管材，具有耗钢少，价格低、使用寿命长等特点，能为大中城市建设带来显著的社会效益和经济效益。”
4技术经济特性
4.1设计方法先进、安全
它用综合分析法将各种内压力和外荷载组合在一起进行设计。该法考虑了管壁的弹性变形和非弹性变形，安全的限制了混凝土的抗拉和抗压应力，这种灵活性可使设计工程师根据管线实际情况进行最经济、最可靠的管材设计。
图1PCCP管应力累加图
4.2承受高的内压和外部荷载
因PCCP使用了经水压检验的钢筒，解决了一般混凝土管存在的渗水问题，所以它可以承受很高的工作压力，我国产品标准的工作压力指标为0.4-2.0Mpa，国外应用的PCCP管工作压力有的高达3.0Mpa以上。由于PCCP在设计上可以充分使用混凝土的抗压强度，所以较其他管材可以承受更大的外荷载。
4.3接头密封好
PCCP接头采用钢制承插口，尺寸精度高（承口与插口工作直径配合间隙最小0.5mm，最大2mm），承口呈钟形环状，插口是带有凹槽的特制异型钢，胶圈按等断面设计放置在凹槽内，这样不仅使胶圈受双向挤压形成很好的密封力，而且胶圈定位良好。这种型式的接头可承受高达3.0MPa的压力。
4.4半刚性接头使得PCCP对地基适应性好
PCCP的半刚性接头使得此种管材既有一定程度的刚性，又有一定的柔性，使其能转一定的角度，所以适应地基变化的性能较其他管材为好。
表1PCCP管允许相对转角
图2PCCP管接口相对转角图
4.5较高的通水能力
PCCP管内表面非常光滑，不形成瘤节，表面不结垢，使得管线在运行服务期内能保持很高的通水能力。经水力摩阻试验：离心成型的PCCP-L管，n=0.012;对于立式振动成型的PCCP-E管，n=0.0107,可见的粗糙率值是比较小的。
4.6耐腐蚀性能好
由于构成的所有钢材都被良好密实的混凝土包裹，经防腐处理的承插口安装后其外露部位又用沙浆灌注封口，混凝土或砂浆提供的高碱性环境使得构成内部的钢材钝化，从而阻止其腐蚀，故其防腐性能好。
4.7可通过焊接部分接头以抵抗推力
当施工现场不方便做混凝土支墩抵抗推力，或者经比较做混凝土支墩不经济时，PCCP管可通过在现场将转角处一定数量管道的钢制接口焊接起来，以抵抗推力。
图3接口焊接图
4.8管道运行经济安全
PCCP独特的复合结构和独特的接头型式，使得这种管材不会出现管身渗水，接头漏水，更不会出现爆管、断管等现象。在管材价格上，就二期工程来说，直径1.8米，长度5米的钢套筒管每根8750元左右，而钢筋混凝土管每根也在8750元左右。
4.9造价低、寿命长，社会综合效益好
PCCP为直筒型，运输方便，且钢制接头使得运输安装中无损耗。安装时沟槽开挖宽度窄，接口工作坑浅，综合造价低。国外五十年的运行经验已经证明，PCCP的寿命可达五十年以上，其社会综合效益好。
参考文献：《中国城市供水行业2000年技术进步发展规划》