超大口径PCCP管道结构安全与质量控制研究是科技部“十一五”国家科技支撑计划课题，课题研究起止时间为2006年12月至 2009年12月，由我院主持研究工作。研究成果获得2010年北京水利科学技术奖一等奖，2011年大禹水利科学技术二等奖。
课题研究内容包括：原材料、混凝土及砂浆试验研究、PCCP结构计算方法研究与程序开发、大型PCCP管道的现场试验、安装工艺及质量控制标准试验、PCCP水力特性研究、管道防护、防腐蚀及安全性研究。
课题研究解决了超大口径PCCP管道工程结构安全与质量控制的关键技术问题。形成以下创新性和可推广应用的成果：
(1) 提出了采用低碱水泥、新型高性能聚羧酸减水剂、非活性的灰岩人工砂、掺20%粉煤灰、优化混凝土配合比等综合技术措施，使得南水北调中线工程PCCP管芯高强混凝土(C60)的总碱量小于2.5kg/m3， 14d膨胀率远低于0.1%，混凝土碱活性抑制效果明显。
(2) 通过高强混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、干缩和徐变性能、混凝土的应力-应变关系、自生体积变形、绝热温升、比热、导温系数、导热系数、线膨胀系数以及混凝土的泊松比等系列试验，提出了符合我国规范体系和材料标准的一整套PCCP建议设计参数。
(3) 首次提出了PCCP考虑预应力钢丝缠丝过程和刚度贡献的数值缠丝模型。通过研究国内外PCCP的相关标准，推导出了PCCP应力重分布的计算公式，丰富和完善了PCCP结构计算理论，填补了国内PCCP结构计算的空白。
(4) 基于裂缝管与完好管对比试验, 把损伤力学理论与分布式动态裂缝模型(XFEM)方法相结合，提出了一套可模拟PCCP承载能力全过程的数值分析方法，可给出裂缝的动态发展过程，能准确评价出裂缝扩展对PCCP承载能力的影响程度。数值模拟预应力钢丝断丝过程，首次给出了断丝根数对超大口径PCCP承载能力的影响评价方法。
(5) 研发出了预应力钢筒混凝土压力管设计系统(PCCP-CDP)V1.0和预应力钢筒混凝土管仿真系统(PCCP-FEM)V1.0计算机软件。
(6) 在我国首次进行了4m超大口径PCCP管道的制造工艺试验、管道结构原型试验、现场运输试验、现场安装试验、管道防护和防腐试验等系列现场试验。
(7) 通过表面粗糙度直接测量、调研实际运行工程和理论分析相结合的方法，研究了国产PCCP管道的水力特性，首次提出了一种PCCP管道糙率测算的新方法，克服了超大口径PCCP管道无法利用水力实验直接获取糙率系数的困难；绘出了一套适用于工程设计的λ~Re图表。
(8) 首次提出了新建PCCP工程阴极保护的保护电位和电流密度的范围以及超大口径PCCP牺牲阳极轴向布置条件下保护电位分布的数值计算方法，提出了能检测断电瞬时保护电位的计算机检测系统，保证了大口径PCCP管阴极防护实施的有效性和安全性。
自2007年起，研究成果陆续运用在南水北调PCCP工程建设中，对确保工程质量和建设工期起到支撑作用。PCCP工程已于2008年4月建设完成，至2010年12月已为北京市应急输水超过5亿立米。4m超大口径PCCP在南水北调工程中的成功运用标志着我国PCCP的研制和应用技术等取得了历史性突破。研究成果对加快行业技术进步、推动我国PCCP的应用发展、节约南水北调工程投资、缩短建设周期、提高建设质量和安全保障水平等方面做出了创造性贡献。课题成果转化程度高、推广规模大，具有很强的示范推动作用，主要技术经济指标和综合性能达到国际先进水平，取得了重大的经济效益和社会效益。
2010年11月4日-5日，国务院南水北调办公室组织有关专家对课题进行了验收，专家组认为课题研究达到课题任务书规定的任务和指标标准，经费使用合理，同意课题通过验收。
管道结构原型试验
管道结构原型试验
“湿喷”试验
南水北调PCCP工程建设中
南水北调PCCP工程建设中
PCCP沟槽安装
PCCP洞内安装
PCCP洞内安装
