鉴于高坝抗震安全问题是大坝设计的重中之重,且混凝土重力坝在强震作用下的动力响应受多种因素的影响,必须综合考虑才能使大坝的地震响应数值分析更加接近混凝土大坝的真实工作性态。本文基于现有混凝土重力坝-库水-地基整体系统地震响应分析体系,考虑了混凝土重力坝在地震作用下无限地基辐射阻尼效应、坝基不均匀地震动输入、坝体-库水动力相互作用等关键影响因素,重点研究了同时考虑拉、压损伤对大坝强震响应及破坏进程的影响;比较分析了采用弹塑性损伤模型和具有初始强度的接触模型时重力坝头部折坡部位在破坏进程、破坏机理上的差异及对大坝极限抗震能力评价的影响,为论证大坝-地基整体系统地震响应分析体系的下一步研发方向提供支撑。本文主要的研究内容和结论如下:(1)对本研究计算体系中的混凝土大坝波动方程的时域显式积分算法、模拟无限地基辐射阻尼效应的粘弹性人工边界、模拟地震动输入的等效地震荷载、模拟地震动水压力的Westergaard附加质量方法、混凝土受拉损伤本构模型和动接触力模型的理论公式进行了阐述和有关接口程序编制及算例验证分析。(2)针对混凝土重力坝,开展混凝土材料损伤非线性分析研究,采用混凝土塑性损伤模型,对已有坝体损伤分析仅考虑混凝土受拉损伤的状况,给出混凝土拉、压循环损伤本构模型,进行同时考虑混凝土拉、压损伤的重力坝强震响应数值分析,重点研究了地震作用下坝体混凝土受压损伤演化过程和发展特性,并通过分析不同地震超载情况下的损伤发展过程,来比较仅考虑受拉损伤和同时考虑拉压损伤的混凝土本构模型对混凝土重力坝的极限抗震能力评价的影响。计算分析可得,在多轴应力状态下,拉压损伤有可能在同一部位出现,由于混凝土的受压本构关系体现出具有强化性质的延性材料特点,其极限应力对应的等效应变数值较大,故受压损伤在程度和范围上发展较慢,所以以重力坝坝体头部损伤贯通为判据的强震损伤极限状态主要是由受拉损伤控制。同时考虑拉压损伤和只考虑拉损伤的极限抗震能力和总体响应相差不大。(3)分别对采用塑性损伤模型和动接触力模型的混凝土重力坝坝体头部折坡处的破坏进程、破坏机理以及在贯通前后上下游节点对位移差变化情况进行了讨论,基于本构关系对比分析了两种模型损伤演化过程的差异和其对混凝土重力坝极限抗震能力评价的影响。研究结果表明,由于损伤模型的破坏与其单元高斯点处的主应力极值状态有关,且损伤扩展方向没有限制,而接触模型的缝面破坏主要由法向力和切向力来判断,因此损伤模型的开裂要早与接触模型,但是由于损伤模型在发生损伤后进入软化段,而不是立即丧失承载能力,且坝体头部贯穿部位附近的损伤单元也会消耗掉一部分能量,因此损伤模型的开裂进程要比接触模型慢,若以坝体头部开裂贯通为判断依据,最终接触模型给出的极限抗震能力略低,因此建议对头部存在明确层面的碾压混凝土坝可采用接触模型,对于不存在明确层面的情况,则建议在计算规模、耗时等条件允许的情况下采用损伤模型。