1.5 研究的内容和关键性技术问题

1.5.1 坝后背管施工全过程的仿真模拟

该研究主要是追踪施工过程进行反馈仿真计算，计算时应按照三峡工程大坝混凝土与管道混凝土的施工顺序及相应的材料参数与环境参数，并了解长江水利委员会和施工单位有关大坝及管道的施工进度，取一个坝段建立三维有限元数学模型，计算程序应能模拟结构修建过程的累计自重应力、温度变场、分期蓄水及温变过程的仿真徐变应力。该计算与一般大坝仿真计算不同的是由于附设在下游面的浅槽式钢衬钢筋混凝土压力管道，其混凝土的几何尺寸较大，且施工时间远滞后于大坝混凝土，管道混凝土在升温期间与降温期间对大坝混凝土的影响必须给出定量的说明。

1.5.2 管道混凝土运行期开裂断面（裂缝处）在温度荷载作用下，钢衬、钢筋的应力及裂缝开展宽度的变化

研究结合武汉大学马善定教授领导的背管斜直末端1∶2大比尺平面结构模型试验的结果，对温度试验结果进行对照计算，考虑模拟管道运行后裂缝开展全过程难度太大，故只针对开裂后管道模型施加温度荷载进行有限元计算，探求温度变化对管道钢材应力及裂缝开度的影响。通过试验和计算的对比分析，力求取得理论上的升华。对一个开裂的钢衬钢筋混凝土结构进行有限元分析，关键是对裂缝的接触模拟、混凝土与钢筋的粘接模拟及钢衬与混凝土的接触模拟。

1.5.3 水电站压力管道裂缝位置及其宽度预测研究

（1）充分利用近20年来国内外对钢衬钢筋混凝土压力管道的科研成果和建设经验建立样本库，进行统计分析或通过数学、力学理论推导得出基本计算公式，然后根据结构的材料特性和几何特性，应用国内已建设电站的实际运行监测资料对提出的计算公式进行验证，得到某些修正系数，提出符合水电站压力管道特性的半经验半理论计算公式。

（2）建立基于前馈人工神经网络模型的压力管道混凝土裂缝位置及宽度的预测模型。在节点作用函数、隐含层数、网络的泛化性能、优化算法等方面加强研究，提出了一种能较好预测压力管道混凝土开裂裂缝性态的人工神经网络模型。

（3）采用三维非线性有限元法针对三峡水电站优化设计方案钢管坝段建立三维有限元模型，计算分析设计荷载作用下管道及坝体的应力状态及裂缝形态。

（4）尝试采用数值流形法进行结构裂缝扩展计算研究。