近日，我院材料结构研究所李军正高团队在土木工程领域顶刊《Tunnelling and Underground Space Technology》发表题为《Full-field strain-informed characterization of post-cracking toughening response in locally SFRC-enhanced PCCP》（《基于全场应变信息的局部钢纤维混凝土增强PCCP增韧响应表征》）的研究论文。论文第一作者为郑斌博士，南京水利科学研究院为第一完成单位。

复杂地基条件下的差异沉降容易导致预应力钢筒混凝土管（PCCP）承插口附近开裂，影响管道服役寿命。针对这一问题，研究团队提出在PCCP两端采用钢纤维混凝土进行局部增韧，开展局部增韧PCCP足尺三边承载外压试验（图1），并与普通PCCP试验结果进行对比。

试验根据PCCP各层材料特性和应变传递规律，布设多层光频域反射（OFDR）分布式光纤传感网络连续获取各结构层全周高分辨率应变数据，对裂缝萌生、应变集中和层间变形传递进行全加载过程跟踪。在此基础上，研究团队将应变数据重构为“环向角度-荷载”应变云图和应变梯度场，并结合改进的非线性条带法，建立内管芯开裂后的截面弯矩重分布指标，构建“裂缝形态-全场应变-截面内力”相结合的分析体系。

试验结果表明，增韧PCCP出现可见裂缝的荷载推迟至425 kN/m（理论开裂荷载的1.25倍），裂缝宽度中位数由0.389mm降至0.197mm，降幅为49.4%，90%分位裂缝宽度降低42.3%，宽度超过0.5 mm的测点比例由37.1%降至6.5%，纤维桥联作用能够有效抑制宽裂缝的形成。超过开裂荷载后，传统PCCP弯矩重分布诊断指标出现明显突变和局部负值，主裂缝形成后应变连续性和层间协调性下降。而局部增韧PCCP在有效区间内的管腰指标主要稳定在0.5～1.0，并随荷载增加呈连续、平缓的变化趋势，说明纤维混凝土提供的残余拉应力使开裂后的变形传递和内力重分布过程更加渐进、稳定（图2）。

本研究针对大型输水管道管端易损区域，提出了“局部材料增韧＋分布式全场监测＋应变驱动诊断”的技术思路，为后续开展差异沉降试验、承插口转动监测、钢丝断裂诊断和管-土相互作用研究奠定基础，也可为新建PCCP抗裂设计、既有管道薄弱部位优化及服役状态智能评估提供参考。

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《重大水网工程在役PCCP在线安全监测关键技术研究》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。

《Tunnelling and Underground Space Technology》是Elsevier出版的一区Top期刊，影响因子8.7，重点刊载地下结构设计与施工、隧道工程、地下空间开发利用、地质工程监测及数值模拟等前沿研究成果。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.tust.2026.107941

图1 PCCP三边承载试验（TEBT）

图2 临界荷载后弯矩重分布结果比较