发布时间 : 星期三 文章美国标准一个细节出错PCCP失效解析更新完毕开始阅读00f095a9f111f18583d05ae2
裂缝或较大裂缝。也就是说，微细裂缝在运行内压持续作用下，能归合为可见裂缝、有害裂缝。当土壤为有腐蚀性场合，钢丝腐蚀发生，5～10年后就发生管爆裂，美国、非洲、中国，都经历了这样的结果（1、2）。 3. 美国结构设计标准存在先天隐蔽性缺陷
对防护层裂缝，美国标准AWWA C304的附录A.10中是这样提及的：文献对混凝土和砂浆的裂缝有二种观点，一是变形量假设，另一是变形迭加。
该标准对二种观点未经充分展开，就在标准正文中采信变形量假设观点来校核裂缝。
3.1 6.4～8倍虚拟抗拉应力使校核如同虚设。
变形量假设观点认为，保护层受高于砂浆抗拉强度的拉伸，就会产生肉眼不能见的微裂缝；而可见裂缝变形量为微裂缝8倍，此时保护层虚拟抗拉应力为砂浆抗拉强度8倍。
标准规定保护层裂缝校核方法，采用相当6.4～8倍水泥砂浆抗拉强度的变形量或虚拟抗拉应力，只要内外负载产生的变形量或抗拉应力小于这个假设变形量或虚拟抗拉应力，保护裂缝校核就可以通过。
按这种观点推算，内压在实体管上要达到40Mpa以上保护层才出现可见裂缝；外压产生的拉应力大多数情况相当内压作用0.3～1.5Mpa之间，而通常管线设计内压总是低于2.5Mpa，所以在这样的假设条件下，计算校核总是通过，如同虚设。
3.2 中国标准采用保护层应变量设计参数4.0或5.0.
中国行业标准 CECS140:2011 给水排水工程埋地预应力混凝土管和
钢筒混凝土管管道结构设计规程，采信美国标准观点，参照美国标准，设计了保护层应变量设计参数4.0及5.0。也就是说，保护层能够承受的拉应力为保护层极限抗拉强度的4.0或5.0倍，只要内外负载作用下产生的拉应力不大于这个虚拟抗拉应力，保护层裂缝校核就算通过。这个虚拟抗拉应力相应实体管内压约2.5Mpa以上；虽然较美国标准是提高了门槛，但大多数情况下，同样计算校核总是通过。 3.3 变形量假设观点是先天隐蔽性缺陷
砂浆抗拉强度时的变形量8倍时才出现可见裂缝的假设，这是在尺寸相对较小的试块试验上，进行理想化处理才得到的一种结果，只能作为一种研究方法，不具有工程应用能力，在PCCP这样的大尺寸构件，更是不能简单采用。
实体管内压试验时，通常内压达到1.8Mp，就可看到可见裂缝出现，即内压1.8Mp时，变形迭加在几十分钟内就完成；运行管线因持续受内压作用, 0.8～1.0Mpa就处于危险（大人工河一期设计内压就是0.8～1.0Mpa，已爆裂5次）；美国、中国采信这个不切合事实的假设，实际上就放过了砂浆保护层先天隐蔽性缺陷。 4. 高内压、大口径的管线特别危险。
运行时高内压会使管道有小小的“膨胀“，膨胀量同内压成正比关系，同口径也成正比关系，所以高内压大口径的PCCP特别危险。在保护层外做环氧树脂等涂层，对因膨胀而产生的裂缝，起不到有力阻止作用；同样，阴极保护也对膨胀而产生的裂缝，也不能有阻止作用。可以说，PCCP不合适在内压等于或大于0.8MPa 的工况下应用，特别是口径又在1.0米
以上者。
美国PCCP失效研究报告(1)，对PCCP管道风险评估开发了简易评估和长整评估二个模式，前者对设计、制造、检验和运行管理等方面，提出5个问题进行访问、评分，而后者则提出了30多个问题。项目组用长整评估模式对22条管线进行评估，检查长整模式的评估成绩。 评估结果是引人深思的。得分低的管线有许多严重问题是自然的，但好奇的是那些得到高分的管线仍然经历了失效。这是因为模式对每个问题的评分权重是一样的，实际上这些问题中可以有一个或几个，其他正面的分量不能覆盖它，它决定着失效的发生。
水务机构的思路是：有着特别的权重的问题是过度的水击压力。检查它们的合同文件，作为设计条件的水击或水压试验，没有足够的考虑。一致认为这两个问题是失效的“肇事者。美国水务机构这个“一致认为”，为发现“较高内压是砂浆保护层产生裂缝最主要原因”作出了关键性的贡献。当大用户明白了这件事，自然也就不再接受PCCP，美国PCCP开发商只能停产或关闭（1）。
5. 保守设计的低内压PCCP管线可以有很长寿命
一定可以有寿命100年 的PCCP。早期设计保守（钢丝设计应力为极限强度45%）、运行内压低、埋设环境好，这样的条件下PCCP，其“膨胀量”相当小，保护层就不会发生有害裂缝，钢丝就不会腐蚀断裂，管线就可以有很长寿命，100年的寿命。
6. 信息高度不对称，造成在不公平的竞争环境和结果。 6.1 九十年代美国已经不看好PCCP
到上世纪八十年代，众多的PCCP爆裂失效事件已经使人们不得不对它再研讨；九十年代初，美国自来水协会研究基金会（AwwaRF）和国家垦务局就曾启动了研究 “预应力混凝土管的性能” 的项目，可惜的是报告没有公布。
2008年，AwwaRF终于发布了“PCCP失效”的研究报告（1）。美国十余个地区或城市的水务机构，如：国家垦务局、加州水资源部和休斯敦、达拉斯、圣地亚哥等等大城市水务，都参与这个研究项目。所以九十年代在美国，PCCP年生产使用量已经大大下降，不为大城市水务机构看好；例如，笔者96年有机会到美国加利福尼亚水资源部访问，当提出学习PCCP应用经验时，接待的工程部长就表示，应该优先考虑使用钢管，并提供一个大口径PCCP管线爆裂材料（3）。
6.2 中国只听美国开发商的叫好声音，优先采用PCCP。
种种原因，直到新世纪，中国专家和有关决策者还是没用听到北美、欧洲大用户的意见或没有重视这些大用户的意见，听到只有美国开发商的叫好声音；山西万家寨引水工程应用PCCP成功的示范、南水北调决策应用4.0米PCCP的引导，发改委文件明确表示DN1200以上输水管材优先采用PCCP，一系列自然行进的过程，使几年前曾有PCCP公司破产被收购案例的中国，一下子成为世界PCCP生产使用量最高的国家。
信息的高度不对称，使一个已经不被看好、几年后就停产的产品，在中国有最好机会。 7. 国内外实施对策的讨论 7.1 国外实施对策的概况