摘要：为论证三峡水电站厂坝间压力钢管取消伸缩节的可行性，本文在左岸岸坡和河床部位各选取一台机组为研究对象，将大坝、厂房和压力钢管作为整体进行模拟厂房混凝土施工过程的三维有限元仿真计算，重点分析了不同季节合拢情况下用以代替厂坝间压力钢管伸缩节的10m长度垫层管的变形和应力，并对若干影响因素进行了敏感性分析。结果表明，岸坡坝段可以取消伸缩节，而河床坝段取消伸缩节是有条件的；夏季合拢比冬季合拢对垫层管应力有利。

关键词：水电站压力钢管取消伸缩节三峡工程仿真计算三维有限元法

三峡水电站共有26台机组，左岸14台，右岸12台。厂房蜗壳采用保压浇混凝土的结构形式，保压水头70m。压力钢管直径D为12.4m，设计内水压力H为1.40MPa，参数属世界前列。挡水坝为重力坝，厂房为坝后式，大坝与厂房之间设有温度沉陷缝。如按常规设计，厂坝联接处压力钢管设置伸缩节以适应厂坝间的相对变形。对于三峡水电站这样的巨型管道，伸缩节的制造、安装以及运行期的止水等技术问题都较突出。为克服伸缩节的缺点、节省工程投资，国内外很多工程都在设法取消伸缩节。三峡工程由于工期紧，工程量大，也提出了是否取消伸缩节问题。工程实践表明，在适当条件下，取消伸缩节技术是可行的。但是，每个水电站的条件各异，这些经验只能参考，不能照搬。非凡是三峡压力钢管HD值超过1700m2，因此需要专门论证研究。取消伸缩节后，常用一段外设软垫层的钢管以适应厂坝间的相对位移，其上、下游两端分别置于大坝和厂房的混凝土中并随之变形。影响垫层管应力的因素包括内水压力、相对合拢时的钢管温差及两端相对位移，以及垫层传力等。其中，两端位移与大坝、厂房所受荷载和温度徐变变形、钢管合拢时间、端部的固定形式以及厂房蜗壳结构形式等有关，在论证研究阶段，需通过三维仿真计算确定。本文在左岸岸坡和河床部位各选取一台机组为研究对象，将大坝、厂房蜗壳和钢管及部分基础作为整体进行三维有限元仿真计算，模拟厂房蜗壳混凝土保压浇筑过程、水库蓄水过程等，考虑了自重、温度和徐变的影响，对设与不设预留环缝、钢管合拢时间、垫层管下游端是否设止推环等进行系统的分析比较，为取消伸缩节的决策提供科学依据。