河海大學土木工程學院力學系
我國幅員遼闊，江海湖泊繁多，水利資源豐富，同時也是爆發洪澇災害的根源。 如何充分利用水利資源、抗洪減災、造福人類是水利工作者首要的任務。近年來在黨中央和各地政府的關心和支持下， 各地紛紛都在興修水利，如水電站、攔洪大壩，其中三峽工程的建設是一個最典型的例子。一座大壩的建成，不是一兩個月就能完成， 而是好幾個月乃至一兩年的浩大工程，因此經濟效益和安全可靠是兩個十分重要的問題。如何保證大壩的安全可靠，一方面， 工程質量是一個重要因素，另一方面，大壩本身結構強度的可靠性是關鍵。如何保證結構物的強度，一是需要有一個合理的結構形狀， 另外要合理地安排施工期。對於這樣龐大的建築物，採用試驗模擬是不現實的，而採用常規的分析辦法也不能得到滿意的結果。現在普遍採用的方法是數值模擬技術即計算機仿真，其中以有限元分析為最普遍。
我們對龍首電站大壩整個施工過程的溫度場與溫度應力的仿真分析，包括擋水、泄水、引水系統和水電站廠房等建築物。攔河大壩由碾壓砼雙曲拱壩為主體及左岸重力壩和右岸推力墩組成，壩身中有泄水中孔及表孔、左岸沖沙孔和電站引水系統等，形體和結構部極為複雜，壩址區河谷呈V型，邊坡陡峻，兩岸山體高出河面300m以上。壩區地質條件良好。該地區屬大陸性氣候，夏季酷熱、雨量稀少、蒸發強盛， 冬季嚴寒、冰期長達四個月，年平均氣溫為8.5℃，多年最高氣溫為37.2℃、最低氣溫為-33.0℃，日溫差較大。 由於大壩高度不是太大，但壩區氣溫變幅較大，故溫度荷載將是大壩最主要的荷載， 因而對大壩的溫度和溫度應力的分析計算應予重視，對大壩施工期的溫度、溫度應力、總體應力進行了仿真計算分析。
計算模型如圖所示，總計11,408個單元，節點數為14,550。採用ANSYS的熱分析和結構分析模組， 先由熱分析計算出整個施工期的溫度場分布，然後將各個時刻的溫度場作為結構熱應力分析的溫度條件計算出整個施工期的結構應力分布。 採用ANSYS軟體的單元“死活”功能來模擬大壩的混凝土澆注過程，即把整個模型建好並進行全部格線剖分，在計算過程中， 可以按要求逐步激活模型中的某些單元，以達到仿真整個結構分層、分塊施工過程的效果。在對大壩施工期溫度和溫度應力仿真計算中， 我們進行了3年多（1160天）逐日變化的溫度場和應力場仿真計算。
