2.3 仿真分析的研究内容及方法步骤

2.3.1 研究内容

三峡水电站下游坝面浅槽式钢衬钢筋混凝土压力管道运行期的应力状态，与管道混凝土的施工过程及大坝混凝土的初始温度状态密切相关，为了准确把握其受力特征及工作特性，必须首先明确内水压力作用前，施工期混凝土温度场情况及它对于管道环向、轴向应力影响的变化规律，这就必须通过管道施工过程仿真分析来实现，其具体内容如下：

（1）按现场跳仓浇筑及设置冷却水管的实际情况，研究各施工阶段坝体及管道混凝土的温度分布状态。考虑采用不同温度边界类型对计算温度过程线的影响，并与现场观测点的实测温度过程线对照。

（2）准确的温度场是算得正确的温度应力的前提条件，在准确计算温度场的基础上，研究各施工阶段坝体及管道混凝土的温度应力分布规律，重点研究后浇筑管道混凝土与已浇筑坝体混凝土之间温度应力相互影响的情况，即在明确管道施工期温度应力场的同时，对管道施工时对坝体温度应力的影响进行量化。

（3）研究混凝土的徐变特性对不同期浇筑的大坝及管道混凝土应力场的影响，尤其是对不同部位管道混凝土不同方向应力的影响程度。

（4）三峡水电站机组台数多，除分期施工外，二期工程仍有14台机组，三期工程12台机组，管道的施工时间在不同季节均有可能，故应进一步研究管道混凝土的典型施工季节对管道初始温度场和初始应力场的影响，进而提出最优的管道浇筑时间，减小管道混凝土在早龄期出现环向和轴向拉应力产生初期裂缝。

2.3.2 研究方法和步骤

选取左岸9号厂房坝段作为典型坝段，使用自主开发的三维有限元施工仿真软件FZFX3D进行施工期温度场和应力场计算，其中前处理和后处理采用大型通用有限元软件ANSYS进行。

9号坝段由实体坝段及钢管坝段组成，根据三峡工程厂房坝段混凝土的实际浇筑过程及跳仓方案、浇筑时的气象资料、入仓混凝土温度、浇筑后冷却方式等基本参数，首先对实体坝段已浇筑混凝土进行施工仿真分析，将计算温度与现场实测数值进行对比，在对比的基础上确定一些较难量化的参数，使计算结果与实测结果尽量接近。第二步再按照施工单位提供的施工计划对整个实体坝段进行施工仿真分析，对计算所得的温度场及应力场进行分析，检验仿真程序的可靠性和实用性。在对实体坝段计算的基础上进行第三步钢管坝段的施工仿真分析计算，这一步也是实时仿真分析的重点，对已浇混凝土仍按实际浇筑情况计算，对待浇混凝土按施工计划计算。最后按计算所得的温度场及应力场，分析大坝混凝土与管道混凝土之间的相互影响，混凝土徐变特性的影响及管道混凝土浇筑季节的影响，并给出下游坝面管道的初始温度应力状态。