近日，我所李军正高团队在土木工程智能计算领域顶刊《Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering》发表题为《Physics-informed dual-network framework for wire-break anomaly imaging in prestressed concrete cylinder pipes》（《面向预应力钢筒混凝土管断丝异常成像的物理信息双网络框架》）的研究论文。郑斌博士、石中文博士为共同第一作者，李军正高为通讯作者，南京水利科学研究院为第一完成单位。

预应力钢筒混凝土管（PCCP）广泛应用于大口径、长距离输水工程。服役过程中预应力钢丝连续断裂引发管壁结构内力重分布，断丝数量超过临界阈值后可能导致突发脆性破坏。现有分布式声波传感（Distributed Acoustic Sensing，DAS）识别方法存在物理可解释性有限问题。研究团队提出了“DAS分布式监测-物理引导数据预处理-Gabor增强双网络反演-断丝异常成像”技术（图1），以等效波速扰动表征断丝造成的局部预应力释放和刚度扰动，构建波场网络与速度网络组成的物理信息双网络，分别重构散射波场和等效速度异常。针对传统物理信息神经网络易产生“频谱偏置”难题，引入局部Gabor基函数，并采用由低频向高频递进的窄频带跳跃策略，提高多频波场重构和反演稳定性。数值验证结果表明，Gabor-PINN能准确恢复高频细尺度波场。

在此基础上，研究团队在PCCP表面螺旋布设DAS传感光纤，开展足尺原型断丝试验，构建振动感知网络（图2）。通过频率-波数域物理引导滤波，抑制有关干扰，最终从实测DAS数据中提取出时空相干波场，成功定位断丝相关异常区域（图3）。

该研究推动PCCP断丝监测从“是否发生断丝”转向“断丝影响区域及等效状态参数”物理信息成像。反演获得的等效速度异常可作为局部预应力损失、刚度退化和损伤累积的声学表征，为在役PCCP断丝聚集区识别、结构安全评估和数字孪生模型更新提供参数化依据，可服务于输水管网实时健康诊断。

本研究得到水利部重大科技项目“绿色耐腐与智能感知PCCP制造及安全运行保障关键技术研究”、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金“引调水工程新型绿色耐腐PCCP成套技术研发与应用”及环北部湾广东水资源配置工程科研项目“复杂环境条件下PCCP管道提质升级关键技术研究”资助。

《Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering》是土木工程智能计算与基础设施信息化领域一区TOP期刊，影响因子9.2，CiteScore14.7，重点刊载人工智能、计算机辅助方法、结构健康监测和基础设施智能评估等前沿研究成果。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cacaie.2026.100158

图1 PCCP断丝物理信息振动声学反演总体框架

图2 足尺PCCP断丝试验与DAS光纤布设

图3 Gabor-PINN收敛性能及等效速度异常场反演结果