3．2　钢板应变计观测成果分析
　　钢板应变计用于量测钢蜗壳环向和蜗向的应力变化，以此来检测钢蜗壳在焊接、组装、充水试验及机组各工况运行状态下的应力变化。
　　钢板应变计观测成果表明，在钢蜗壳与外围混凝土接触形成联合受力结构前，蜗壳环向应力（拉为正，压为负）与内水压呈线弹性变化，其规律与水压试验成果相同；当内水压力接近1．66 MPa、钢蜗壳与外围混凝土接触形成部分联合受力结构时，蜗壳钢板大部分测点环向应力突然减小，为水压试验时同等内水压力下的40％～70％，其余30％～60％部分由外围钢筋混凝土分担。蜗向钢板应力变化不大，且规律性不强。蜗壳环向应力与内水压相关过程线参见图3。钢蜗壳环向应力回归成果比较参见图4。
3．3　钢筋计观测成果分析
　　钢筋计用于量测蜗壳层外围混凝土中内外层钢筋在机组安装及各工况运行状态下的应力（拉为正，压为负）变化。
　　监测结果表明，由于受蜗壳上部结构施工、机组安装增加的垂直荷载及混凝土自身体积变形、徐变等因素影响，蜗壳外顶部内层钢筋拉应力少量增加，外层钢筋压应力少量减少；腰部内层钢筋压应力增加了两倍，外层钢筋由压应力变为拉应力，且量值翻了一倍，底部钢筋拉应力减少了53％。
　　在蜗壳内水压力接近1．66 MPa时，钢筋计应力监测成果亦表明钢蜗壳与外围钢筋混凝土间缝隙闭合，开始联合受力。靠近钢蜗壳的内层钢筋应力随蜗壳内水压力的升降而同步增减，相关关系密切，其中蜗壳外侧腰部内层钢筋拉应力增加最为显著，而外层钢筋应力随蜗壳内水压力的升降变化较小，相关关系不明显。

4　混凝土应变计观测资料的分析
　　混凝土应变计用于量测蜗壳层外围混凝土在机组安装及各工况运行状态下的应力变化。监测成果表明，2号机组试运行期，蜗壳层外围混凝土应力有如下规律：
　　（1）距蜗壳0．50 m处混凝土的环向应力皆为拉应力，但随内水压力变化的相关性不明显。　　
　　（2）蜗壳与外围混凝土联合受力后，部分内水压力变化对邻近蜗壳的混凝土环向应力产生影响，而对距蜗壳1m及其以外的混凝土应力影响很小。
　　（3）2号机组试运行期，蜗壳与外围混凝土联合受力后，邻近蜗壳处混凝土径向（R）和涡向（L）压应力均有少量增加，随内水压力变化的相关性不明显，1m以外则基本没有影响。
　　（4）钢蜗壳与外围钢筋混凝土联合承担内水压力时，混凝土和钢筋较大拉应力发生在邻近钢蜗壳的部位。蜗壳层上部施工及机组安装等增加的垂直荷载的作用抵消了部分由内水压力产生的拉应力，外部垂直荷载对蜗壳层外围钢筋混凝土应力产生有利的影响，增加了机组蜗壳层安全运行的可靠度。
5　与有限元计算和模型试验的对比
　　为了深入分析和研究二滩水电站水轮发电机组钢蜗壳与外围钢筋混凝土结构联合受力情况，校核并进一步优化设计，在设计阶段分别进行了钢蜗壳与外围钢筋混凝土结构联合受力的三维有限元计算分析和三维仿真材料模型试验研究。监测成果与计算分析及模型试验成果对比如下：
　　（1）实测资料显示，当蜗壳内水压力接近1．66 MPa时，钢蜗壳与外围钢筋混凝土开始形成部分联合受力结构，而设计设想是当蜗壳内水压力超过1．94 MPa后才形成联合受力结构，因此实际情况与设计设想以及根据此设想所进行的有限元计算和模型试验有一定区别。根据试运行期混凝土应力实测成果判断，当蜗壳内水压力达到1．94 MPa时，蜗壳钢板应力较有限元计算值和模型试验值小；临近蜗壳的混凝土应力比有限元计算值和模型试验值大。这是因为外围混凝土分担的内水压力荷载较设计值大且提早的缘故。
　　（2）当内水压力接近1．66MPa时，钢蜗壳与外围混凝土开始部分接触，逐步形成联合受力结构。大部分钢板测点环向应力突然降为明蜗壳水压力试验时的40％～70％，其余30％～60％由外围钢筋混凝土分担。这与模型试验成果差别较大。试验表明，当内水压值大于预压值（1．94MPa）时，超过预压值的内压荷载增量由钢蜗壳承担45％左右，外围钢筋混凝土承担55％左右。
　　（3）钢蜗壳与外围钢筋混凝土联合承担内水压力荷载时，混凝土和钢筋的较大拉应力发生在邻近钢蜗壳的部位。蜗壳层上部施工及机组安装等增加的垂直荷载的作用抵消了部分由内水压力产生的拉应力，外部垂直荷载对蜗壳层外围钢筋混凝土应力产生有利影响，进一步增加了机组蜗壳层安全运行的可靠度。这与有限元计算分析结论基本一致。
6　结论与建议
（1）当蜗壳内水压力接近1．66MPa时，钢蜗壳与外围钢筋混凝土提前开始部分接触，经过一短暂过程，逐步形成（部分）联合受力结构。这比设计的1．94 MPa预压值低了0．28 MPa。即机组正常运行（内水压力p≤1．94 MPa）时，钢蜗壳与外围混凝土联合承担内水压荷载，这与超过内水压预压值（1．94MPa）的内水压增量才由钢蜗壳与外围钢筋混凝土联合结构承担的设计参数有一定差距。
　　（2）由于钢蜗壳与外围钢筋混凝土形成（部分）联合受力结构时的内水压力较设计压力小，即在机组各工况正常运行（内水压力p≤1．94 MPa）状态下，钢蜗壳承担的内水压力荷载较设计值小，钢蜗壳安全裕度有所增加；外围钢筋混凝土由设计时的不受力变为受力，但联合受力值最大为0．28 MPa，小于设计最大联合受力值0．37MPa，因此蜗壳层更趋于稳定安全运行。仅在机组甩负荷工况且联合受力值超过0．37 MPa瞬间，外围钢筋混凝土安全裕度才有所降低，但此时钢蜗壳与外围钢筋混凝土早已完全紧密结合形成了（部分）联合受力结构，其整体安全裕度不变，满足设计要求。因此机组在甩负荷工况下，蜗壳层仍是稳定安全的。
（3）钢蜗壳与外围钢筋混凝土形成联合受力结构时的内水压力值比设计压力小，即机组在各工况运行状态下，外围钢筋混凝土分担的内水压力荷载较设计值略有增大。目前测得的最大钢筋拉应力仅54．69MPa，最大内水压力仅63．111MPa；混凝土最大压应力仅1．6887MPa，拉应力一般小于混凝土抗拉强度（1．5 MPa），局部拉应力最大达2．1162 MPa，可能会产生局部裂缝，但受钢筋的约束，延伸范围有限。即使机组在满负荷运行状态下甩负荷，内水压力增至2．31MPa，钢蜗壳的内水压力荷载也远小于其整体极限荷载。
　　（4）上部垂直荷载对蜗壳局部钢筋混凝土应力产生有利影响，增强了机组蜗壳层安全运行的可靠度。
　　（5）试运行期对蜗壳层联合结构监测的成果表明，机组蜗壳层安全储备较大，存在进一步优化设计的发展空间。
　　（6）理论计算与设计参数的选取均难以全面、准确考虑现场复杂多变的实际情况，建议设计与监测等有关各方共同对现有观测资料和相关设计、计算资料等进行深入分析研究，探索反演分析设计方法，为后续类似工程服务。