本卷前言
　　本卷內(nèi)容來自潘家錚院士所著《水工結(jié)構(gòu)分析文集》一書，該書于1981年由電力工業(yè)出版社出版，選編了潘家錚院士撰寫的14篇水工結(jié)構(gòu)分析方面的技術(shù)論文和資料。這14篇文章論述了潘家錚院士對重力壩、土石壩、拱壩、水電站廠房、水工金屬結(jié)構(gòu)等工程設(shè)計中遇到的一些重要的、復(fù)雜的14項關(guān)鍵技術(shù)難題進行全面和深入探討后所取得的研究成果。
　　在這14篇文章中，潘家錚院士從最基本的技術(shù)原理和最簡單的力學(xué)概念出發(fā)，用普通但極具邏輯的語言，用易懂又專業(yè)的表達方式，深入淺出地給出了問題提出的緣由、問題解答的過程和問題解決的結(jié)論。有的文章提出了解決問題的原則或方法，便于讀者明晰解決問題的基本手法；有的文章采用了解析方法推導(dǎo)、整理并提供了實用的公式、資料、表格和函數(shù)，便于讀者解決具體問題時應(yīng)用；有的文章給出了解析解和有限元解的界限，并進行了有限元計算公式推導(dǎo)，便于讀者對無法采用解析解解決的問題利用電子計算機編程進行計算分析；有的文章對設(shè)計理論、試驗研究及計算方法作了回顧和評述，便于讀者
　　了解相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的來由、發(fā)展過程和發(fā)展方向。
　　本卷收錄的14篇文章中，有關(guān)混凝土壩設(shè)計的有3篇，土石壩和固結(jié)計算的有3篇，地基及巖石試驗的有3篇，閘門和鋼管等金屬結(jié)構(gòu)的有2篇，其他結(jié)構(gòu)的有3篇。本卷研究成果內(nèi)容有的已經(jīng)編入了規(guī)程規(guī)范，有的編入了設(shè)計手冊，有的編入了教科書，已經(jīng)被水利水電水工結(jié)構(gòu)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用和認同，集突破性、創(chuàng)新性、實用性、啟發(fā)性和資料性于一體。在計算機普及的現(xiàn)代，對從事水利水電工程設(shè)計或科研工作的同志仍然具有很高的使用和參考價值。
　　第1篇“重力壩抗滑穩(wěn)定的合理分析”，重點針對重力壩壩基破壞面上物理力學(xué)性能很不均勻，無法用傳統(tǒng)整體極限平衡分析求得正確抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的問題，提出了相對合理的解析解法。該解法可作為逐漸向考慮破壞面上每一點處的應(yīng)力、變形以及屈服條件，研究其逐步破壞的機理，最終確定其安全程度的有限元分析方法過渡。
　　第2篇“重力壩岸坡壩段的穩(wěn)定分析”，重點針對重力壩岸坡壩段在較為陡峻岸坡上容許設(shè)置平臺（或利用較低壩段的混凝土面為平臺）的情況，證明只要平臺尺寸選取得當(dāng)，壩段的安全系數(shù)并不會比水平地基情況降低太多。由于設(shè)置平臺的岸坡壩段的穩(wěn)定性計算無簡單公式可借鑒，本篇文章專門推導(dǎo)了一種新的分析方法。
　　第3篇“論試載法”，重點對試載法進行了概括性的評述，并提出只要在基本方程體系中根據(jù)拱壩幾何形狀和壩殼厚度把握好可以近似簡化的程度，試載法可適用于任何拱壩計算分析；就提高習(xí)用的徑向、切向、水平扭轉(zhuǎn)三向調(diào)整中的計算精度，提出了需考慮常忽略的一些次要變位、合理處置有關(guān)邊界條件等要求。
　　第4篇“黏土層的固結(jié)計算”，基于太沙基固結(jié)理論，對飽和土體情況一維固結(jié)計算問題、軸對稱固結(jié)計算問題進行解析推導(dǎo)，提出了計算公式和相應(yīng)表格；對于相對復(fù)雜的問題以及二維、三維問題，指出需要采用有限元解法來解決，并對平面問題、三角形單元、固定時段內(nèi)變量均勻變化的情況進行了有限元公式推導(dǎo)。
　　第5篇“土石壩應(yīng)力分析和變形分析的發(fā)展”，重點闡述了砂礫料和黏土料的力學(xué)特性，給出了相應(yīng)非線性和彈塑性有限元計算分析公式，推導(dǎo)了考慮固結(jié)及徐變情況的計算公式，并對當(dāng)時大量土石壩工程有關(guān)有限元分析成果實例進行了深入分析和探討。本篇文章是代表當(dāng)時土石壩分析研究水平的回顧和研究成果。
　　第6篇“黏土心墻沉陷斜率的控制”，主要針對當(dāng)時土石壩黏土心墻在填筑或運行過程中產(chǎn)生的沉陷及沉陷斜率的計算和控制尚無成熟和合理的規(guī)定，缺乏實際原型觀測統(tǒng)計資料的情況，提出更為合理地判別黏土心墻是否會產(chǎn)生橫向裂縫的指標(biāo)是沉陷曲率，并在獨立分條沉陷計算的基礎(chǔ)上，提出了可考慮分層填筑和徐變影響的沉陷曲線校正計算原理、計算方法，推導(dǎo)了基本微分方程，給出了具體計算實例。
　　第7篇“夾層地基的分析”，針對天然地基中存在軟弱薄夾層的情況，按照理想的橫觀各向同性體假設(shè)，推導(dǎo)了兩種彈性矩陣計算公式。提出采用有限單元法計算夾層地基上建筑物（包括地基本身）的應(yīng)力和變形時，除采用修正的彈性矩陣來代替均勻材料的彈性矩陣以外，還必須判別夾層地基的屈服與破壞，并給出了夾層地基應(yīng)力轉(zhuǎn)移相應(yīng)的計算原理和有限元表達式。
　　第8篇“有限單元法分析中的巖基問題”，從最簡單的均質(zhì)線彈性體開始，逐步討論了各向異性性質(zhì)、構(gòu)造帶問題、基巖的拉裂和剪切破壞、塑性變形及徐變性能等有限單元法分析中的巖基問題，并給出了具體計算的原理、計算方法、計算公式和迭代計算流程。由于計算的復(fù)雜性，提出了對于具體工程問題需要選定主要影響因素，有針對性地選擇相應(yīng)的計算方法來解決。
　　第9篇“彈性理論在巖基試驗中的應(yīng)用”，在進一步豐富經(jīng)典彈性理論解答的基礎(chǔ)上，將巖體視為半空間各向同性彈性體，采用剛性板或柔性板作為巖基試驗的承壓板（塊），并忽略一些次要影響，以此整理分析巖基試驗成果。對計算公式進行了歸一化處理，對試驗中次生應(yīng)力、試塊剛度、試驗場幾何邊界條件、基巖的各向異性等問題對試驗成果的影響進行了逐一分析和研究，并就隧洞變形試驗中如何取得正確試驗成果進行了討論。
　　第10篇“水電站廠房圈梁—立柱式機墩結(jié)構(gòu)設(shè)計”，針對近似假定圈梁和立柱為獨立結(jié)構(gòu)的簡化計算不能滿足設(shè)計精度要求的問題，提出了考慮圈梁和立柱相互約束作用的整體分析法能符合實際情況，適當(dāng)選擇圈梁、立柱尺寸，常可滿足靜力及動力要求。另外，還提供了利用傅里葉級數(shù)計算圈梁的方法，以及利用形變常數(shù)和連續(xù)條件分析整體結(jié)構(gòu)作用的步驟。
　　第11篇“承受集中荷載的邊墻分析”，對無限長邊墻承受集中力或集中力矩作用效應(yīng)進行了分析，推導(dǎo)了相應(yīng)的計算公式，并對邊墻等效寬度進行了研究，其結(jié)論可靈活應(yīng)用在水工結(jié)構(gòu)中常遇到的在一片墻上設(shè)置若干根柱子的情況。
　　第12篇“定輪閘門的軌道應(yīng)力計算和設(shè)計”，根據(jù)《水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范》（SDJ13—1978）中指出的“當(dāng)輪壓較大時應(yīng)對滾輪、軌道的材料及其硬度和制造工藝進行專門研究”的有關(guān)要求，闡述了滾輪及軌道的各種形式、材料的強度理論和設(shè)計要求；根據(jù)彈性力學(xué)公式，整理和推導(dǎo)了平面問題及空間接觸問題的一系列實用的計算公式，并詳細討論了有關(guān)材料性能和設(shè)計選擇要求。
　　第13篇“關(guān)于壓力鋼管的岔管計算”，針對在岔管應(yīng)力試驗和研究中發(fā)現(xiàn)實測應(yīng)力與計算應(yīng)力相差較大的實際情況，提出了一種精度較好的岔管應(yīng)力分析解法。該解法先求固定狀態(tài)應(yīng)力，即當(dāng)岔管加固梁不能變形時，管殼在內(nèi)水壓力及其他邊界力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力；再求變位校正應(yīng)力，即將加固梁放松，計算加固梁所產(chǎn)生的變位和應(yīng)力。根據(jù)固定狀態(tài)應(yīng)力和變位校正應(yīng)力來計算岔管管殼和加固梁中的應(yīng)力。
　　第14篇“文克爾地基梁的計算資料”，針對初參數(shù)法計算地基梁內(nèi)力變形時存在計算公式繁復(fù)，僅適用于短梁，并可能導(dǎo)致計算結(jié)果誤差較大或計算錯誤的問題，推薦了一套易記的符號規(guī)定；推導(dǎo)、整理和補充了適用于一般文克爾地基梁的內(nèi)力變形計算的有關(guān)公式表和函數(shù)表，給出了一系列實例以利于使用參考。
　　借此次編輯出版《潘家錚全集》之機，本人仔細閱讀了本卷14篇文章，再次深深體會到了潘家錚院士所具有的敏銳的問題意識、鉆研技術(shù)的客觀態(tài)度和解決實際問題的能力。本卷中的每一篇文章都是針對實際工作中發(fā)現(xiàn)問題后通過付諸大量的論證研究工作才寫成的，都是當(dāng)時水利水電工程界技術(shù)爭議的焦點或需要解決的尖端技術(shù)問題。這些文章既解決了當(dāng)時的生產(chǎn)之急，又解決了技術(shù)規(guī)范性問題和技術(shù)前瞻性的問題，有很強的時代感和技術(shù)引領(lǐng)作用。因此，本卷不僅是潘家錚院士發(fā)表的一些重要的技術(shù)文章，更是解決實際水利水電工程問題的答案所在，是專業(yè)發(fā)展的方向所在。通讀這些文章，在學(xué)習(xí)技術(shù)要領(lǐng)的同時，可以閱讀到潘家錚院士發(fā)現(xiàn)問題、解決難題的務(wù)實、求精、嚴謹、科學(xué)的工作作風(fēng)，可以閱讀到潘家錚院士把自己置身于經(jīng)濟社會發(fā)展的現(xiàn)實中去、投身于水利水電工程生產(chǎn)一線的奉獻精神，可以閱讀到潘家錚院士樂于解疑釋惑、成就于工程實踐過程的輝煌歷程。
　　在本卷的編輯過程中，根據(jù)“存真”的原則，對原著的整體內(nèi)容基本未做改動，重點對發(fā)現(xiàn)的原著中的公式和數(shù)據(jù)錯誤及不妥之處進行了修正，并對14篇文章的體例格式進行了統(tǒng)一。至于本卷中有關(guān)物理量表達、計量單位等都盡量保持了原貌，未完全按照現(xiàn)有的出版編輯規(guī)范進行修改，如文章中有的物理量表達采用了物理量前加上、下標(biāo)的標(biāo)注方式，也有的采用了以文字為下標(biāo)的標(biāo)注方式；本卷中諸如力、重量，載荷、應(yīng)力，彈性模量、抗拉強度，彎矩、扭矩等物理量的計量單位，均采用質(zhì)量單位表示力的單位，由于文章中較多篇幅涉及復(fù)雜的公式、公式推導(dǎo)過程，以及表格圖線等，都無法改動也不宜改動，因此均未做修改。
　　限于時間和本人水平，本卷仍會存在疏漏與不妥之處，敬請批評指正。沈鳳生
　　2016年1月12日