隧洞是水工建筑物中一种主要的结构形式。以往人们对于隧洞衬砌在施工期所承受的温度应力不很重视,但随着高强度、厚度较大的混凝土衬砌的推广应用,隧洞衬砌结构施工期的温变效应对其自身的稳定性、耐久性造成了严重的影响。因此,对于隧洞衬砌结构施工期的温变效应进行仿真分析有着重大的工程意义。目前,采用有限元方法对施工期的温变效应进行仿真分析已经取得了一定的成果,但这些软件(或程序)都是采用面向过程的设计方法实现的。而随着有限元软件功能的不断膨胀,这种方法所带来的软件危机日益严峻。面向对象的程序设计方法能够有效的解决此问题,它所具备的易维护性、可重用性、灵活性和高效性使之在有限元软件行业得到迅速发展。因此,采用面向对象的程序设计方法开发有限元软件是未来发展的趋势。本文根据有限元方法的特点和性质,按照面向对象的思想对程序进行分析和设计,构造与有限元方法中存在的实体相对应的对象和类,如节点类、单元类和材料类等。并根据对象之间的联系设计程序的框架结构,最终按此设计采用 C++语言实现之。利用上述自主开发的温变效应仿真分析软件 SPS_FET2D,对小浪底泄洪洞衬砌的施工过程进行了仿真计算,求得施工期衬砌结构内的温度场和应力场随时间的变化情况,并以此分析衬砌出现裂缝的机理和原因。然后结合衬砌结构的实际施工方案,提出了几种新的改进方法,包括改变分块方式、优化配比选用低水化热混凝土材料、对表面进行保温养护以及改变衬砌结构厚度共 4 种方案,并对它们的效果进行了计算分析。最后根据有限元方法对泄洪洞衬砌结构的分析结果,提出了衬砌的温控标准和防裂缝措施。本文根据混凝土水化热荷载特点,提出了瞬变温度场分析中大步长情况下水化热荷载在程序中的处理方法,用以准确模拟混凝土结构在水化热荷载下的温度场变化过程。为了模拟新老混凝土之间的接缝,本文采用了接缝杆单元,通过直接写出单刚的形式便可对杆单元两端的节点进行约 - I -<WP=4>束,使用简便而有效。