预应力钢筒混凝土管(简称PCCP)由于其出色的组合性能优势成为大口径、远距离输水的首选材料,广泛应用于水利、电力、市政等多个领域,故对其破坏机理进行研究具有重要现实意义。本文采用ADINA软件建立PCCP三维有限元模型,模拟PCCP预应力施加、施工过程中回填土回填、内水压力施加等一系列过程,分析各荷载步施加对PCCP混凝土环向应力影响。随着内水压力的逐级增大,分析各工况下混凝土应力、应变及裂缝分布情况,判断各特征部位裂缝形式,结合管体变形情况对产生不同裂缝形式原因进行说明,继而分析断丝对PCCP混凝土裂缝影响,并得出以下结论:1、关于管体应力变化情况:随着内水压力的增大,不同特征部位应力变化存在明显突变,且不同部位的受力状态也不相同,整体以受拉为主。2、关于管体变形情况:施工回填后,管体呈椭圆变形;随着内水压力的施加,管体整体向外膨胀,各部位变形量不同,顶部局部膨胀明显,从而造成管顶两侧出现最大变形。3、关于管体裂缝的发展情况:外层管芯特征部位裂缝发展顺序:管腰外侧出现裂缝→管底内侧出现裂缝→管顶内侧出现裂缝→管腰裂缝贯通→管顶裂缝贯通→管底裂缝贯通。内层管芯特征部位裂缝发展顺序:管底内侧出现裂缝→管顶内侧出现裂缝→管顶裂缝贯通→管底裂缝贯通→管腰外侧出现裂缝。4、关于各特征部位的裂缝形式:外层管芯管底及管腰外侧为闭合裂缝;内层管芯管底为压碎裂缝,外侧为闭合裂缝,其他部位均为张开裂缝。管芯整体以受拉张开裂缝为主,局部出现受压破坏。5、关于裂缝产生不同形式的原因:随着内水压力的逐级增大,管体出现裂缝,导致管体应力的重新分布,内水压力进一步的增大,导致更多的裂缝产生,抗拉能力不断丧失,不断进行应力的重分布,随着外荷载及边界条件的改变使管体出现变形,应力重分布和管体变形两方面使管体的受力状态发生改变,从而导致不同裂缝形式的产生。6、断丝对PCCP力学性能的影响:断丝的出现使管体第一条裂缝出现对应内水压力减小,裂缝的发展状态发生变化,且裂缝对应的主应力方向由单纯的环向变为叠加方向。