水电站坝后钢衬钢筋混凝土压力管道是一种新型结构型式,被越来越多的应用到大型电站中.随着应用的增多,人们越来越重视坝后压力管道的优化设计.三峡水电站压力引水管道采用坝后背管,背管采用钢衬钢筋混凝土管,埋入下游坝面预留浅槽,特别还在坝面以下管道混凝土两侧与预留槽侧壁之间设置弹性垫层.本文结合三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力引水管进行了以下探讨:(一)结合三峡工程具体实际,对董哲仁提出的钢衬钢筋混凝土压力管道混凝土裂缝宽度计算公式进行了改进.(二)在管道与坝体之间设置垫层,垫层的深度直接决定了坝体对压力管道约束包角的大小.对三峡压力管道,根据改进后的董哲仁公式,分析了不同包角对压力管道混凝土裂缝的影响.结论是:坝体包角减小,则垫层深度增加,管道环状部分增大,将导致压力管道混凝土裂缝宽度总和及裂缝条数增加.由于裂缝宽度总和与裂缝条数的增加,导致雨水流入裂缝的数量增多,将进一步降低压力管道的耐久性.可见增加垫层深度而减小包角不利于管道安全.此外分析方法虽然简便,但不能了解包角的变化对坝体的影响.(三)通过ADIAN大型有限元分析程序,对三峡压力管道1:2大比尺模型进行非线性有限元计算分析,研究了垫层深度的不同对管道和坝体的影响.由分析结果可知,随着垫层深度的增加,坝体出现裂缝明显减少.由此可知,加深垫层对坝体安全有利.而由初裂图可知,加深垫层对压力管道的安全不利.(四)对三峡压力管道斜直Ⅰ段进行了非线性有限元分析,再一次证明:设置垫层对坝体安全有利,坝体不出现裂缝,但管道混凝土裂缝条数增加,对管道不利;反之,不设置垫层对管道有利,管道混凝土裂缝条数减少,而坝体裂缝条数增加,对坝体不利.由此证实:三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力引水管与坝体之间设置垫层主要考虑了大坝的安全要求,对以发电为主、大坝和管道同样重要时,可考虑不设垫层.