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４．３ 模拟应变的验证 以管芯内表面为例，验证模型参数选取的合理性，并说明预应力损失的扩展过
程，如图 １４所示。为了与试验数据比对，提取有限元模型的环向应变，并将预应力施加结束时的应
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变定义为初始的零应变。当内水压力加载至 １．１５ＭＰａ时，测试与模拟环向应变均约为 ２００ × １０ ，并
表明数值模型在弹性阶段的参数取值合理。断丝数量不超过 ４０根时，测试与模拟结果均在靠近断丝
区处应变增大，远离断丝区处变形不变，并表明数值模型能展现管芯预应力的损失区间。在未开裂
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前，测试应变低于 ４００ × １０ ，模拟应变在未发生突变前同样在低于 ４００ × １０ 。管芯开裂后，测试应变
和模拟应变都发生突变，形成多个应变尖峰，且峰值的相对值大小相差不多。图 １４（ａ）（ｂ）的对比表
明模拟结果在断点处的应力集中，因而过早发生应变凸起；试验结果中管芯预应力损失具有突发性。
图 １４（ｃ）（ｄ）的对比表明，受砂浆黏度系数 μ取值为 ０．０５的影响，模拟结果预应力损失在环向上的扩
展速度较慢；模拟应变与测试应变在数量级上一致。
图 １４ 管芯内表面在 ２．７５ｍ处的测试与模拟应变的对比
４．４ 模拟反映的变形规律 图 １５为集中断丝 ３０根时管芯典型位置的环向应变和纵向应变。在环向
上，内层管芯和外层管芯都因断丝而向外变形；在断丝处（１８０°），管芯外表面因应力集中的应变大于
管芯内表面，其余位置的应变小于管芯内表面。在纵向上，管芯混凝土有明显的压拱效应，即内层管
芯在断丝中心区受压和在中心区两侧受拉，外层管芯在断丝中心区受拉和在中心区两侧受压。由于固
定约束，承插口端出现应变峰值。
图 １５ 弹性阶段管芯内和外表面的环向和纵向应变
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