序

《水电站坝后背管工作性态研究应用》一书是三峡大学水利与环境学院的技术专著之一，是以三峡工程为背景写出的。

三峡大学水利与环境学院在三峡工程建设期间，在参加了武汉大学承接的三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力管道大比尺平面结构模型实验研究的工作之后，又先后完成了三峡总公司与俄罗斯关于三峡工程压力管道交流资料的翻译工作，并由三峡总公司组织审查、出资完成了《前苏联钢衬钢筋混凝土压力管道设计与施工》一书的出版工作，及“三峡水电站压力管道优化设计方案工作性态研究”课题。这些工作的完成为三峡水电站压力管道优化设计方案的出台提供了佐证，也为我国工程技术人员全面、系统地吸收苏联的经验提供了便利。对三峡水电站压力管道优化设计方案的进一步深入研究，则有助于解决人们对钢衬钢筋混凝土压力管道一些长期困惑的问题，如下游坝面管的设置对钢管坝段的影响，坝踵会否产生拉应力，后期浇筑的压力管道与大坝合龙的最佳时间，施工期混凝土的徐变特性对管道应力的影响，管道运行后温度荷载对开裂断面钢材应力、裂缝宽度的影响，管道转弯处及管道接缝面的应力状态，设计荷载时外包钢筋混凝土的裂缝形态，即裂缝条数、间距、裂缝开展宽度等。在研究中对这些问题都给出了定量的分析和结果。

20世纪70年代以来，我国在吸收苏联经验的基础上，已在东江、紧水滩、李家峡、五强溪等大型水电站成功地采用了下游坝面钢衬钢筋混凝土压力管道，并有所创新。三峡引水管道内径达12.4m，承受设计水头140m，HD值高达1736m2，在三峡这个特大型水电站上创造性地采用了浅槽式下游坝面钢衬钢筋混凝土压力管道，成功地解决了巨型压力管道布置上的困难，建成投产后，多次承受了设计水头的考验。近二三十年来我国在钢衬钢筋混凝土压力管道的设计计算、模型试验、施工和原型观测等方面积累了宝贵经验，取得了重大成就，在三维非线性计算、大比尺仿真模型试验、施工实时仿真分析、原型观测等方面均达到国际先进水平，并有很大创新。

此书研究工作的主要内容如下：

（1）自主开发的施工仿真程序可模拟三维跳仓浇筑、设置冷却水管、考虑或不考虑混凝土徐变特性；将施工期计算温度场与实测结果对比吻合较好，可信度高，这是过去尚未见到过的成果；施工优化成果中提出的减小浇筑温度梯度方法、管坝影响程度、徐变影响的数量概念、蓄水前的初始温度场等，对指导工程设计和施工是有现实意义的。

（2）管道运行期温度对钢衬及钢筋应力及外包钢筋混凝土表面缝宽的影响是过去没有完全解决的重要问题。本书研究成果中，有限元计算模型成功解决了难度较大的种种黏结单元模拟，得到的结果与大比尺模型试验结果基本一致，具有很好的理论和实践意义。

（3）对各种裂缝宽度的计算方法，如解析公式法、三维非线性有限元法、数字流形法和神经网络法，用于预测坝后背管的裂缝宽度，都与大比尺模型实验有较好的对比性，这些方法的应用是具有开创性的，希望能对工程技术人员起到抛砖引玉的作用。

此书的研究工作，紧密结合我国重大工程的实际需要，理论分析、模型试验和原型观测相互对比验证。这种理论联系实际的研究方法也是值得肯定和发扬的。

三峡大学水利与环境学院的老师们为钢衬钢筋混凝土坝后背管的技术进步付出了辛勤劳动，希望这本技术专著能为在我国推动坝后背管的应用起到积极作用。