近年来随着我国更多大容量、高水头常规机组和抽水蓄能机组的建设，充水预压蜗壳的结构型式在我国的应用越来越多。充水预压蜗壳结构复杂，如何对其建立合理的有限元模型，真实模拟其实际运行的全过程，进行有效的有限元分析，是至今尚未很好解决的课题。选择合理的预压水头，使钢蜗壳和外围钢筋混凝土都比较充分的发挥作用，是一个值得进一步研究的问题。充水预压蜗壳是部分联合承载结构，从理论上讲，钢蜗壳可以按照其实际分配到的荷载来设计，而且其承担荷载的大小可以通过预压充水的压力值来可靠调节，这样就可以减薄钢蜗壳，缓解其制造、安装的困难，并使钢蜗壳与外围钢筋混凝土都比较充分地发挥作用，取得最优的组合。目前，采用充水预压的钢蜗壳仍然按单独承受全部设计压力来设计，其钢衬厚度并不因为联合承载而减少。针对充水预压蜗壳结构的研究现状和存在的主要问题，本文从充水预压蜗壳结构的仿真计算、充水预压值的合理选取、钢衬厚度的优化等方面进行了深入的探讨和研究，并取得了以下几项成果： (1)、以龙滩水电站为背景工程，蜗壳结构采用充水预压结构型式，应用ANSYS程序，建立了充水预压蜗壳结构的应力仿真计算的整体三维有限元模型，给出了充水预压蜗壳结构的应力分布规律和变形情况，并给出了外围钢筋混凝土的配筋量建议。将仿真算法与传统算法的结果做比较，验证了仿真算法的可靠性和实用性。 (2)、应用充水预压蜗壳结构的应力仿真算法，针对龙滩水电站蜗壳结构，采用不同的充水预压值对其进行三维有限元分析，研究了钢蜗壳和外围钢筋混凝土的应力分布规律与充水预压值之间的关系，并提出了合理的充水预压值。 (3)、针对充水预压蜗壳结构，为了使钢蜗壳和外围钢筋混凝土都比较充分的发挥作用，通过理论分析和实际应力计算，对钢衬厚度进行优化。研究结果表明，龙滩电站蜗壳钢衬厚度可以从50～63mm减薄到42～55mm，钢衬厚度减薄后，其强度得到了充分发挥，满足结构安全要求，并可带来显著的经济效益和社会效益。