混凝土面板堆石坝是一种安全经济的坝型,对地形、地质和气候条件有广泛的适用性,在世界范围内得到了广泛的应用,近几十年来得到迅速的发展。我国面板堆石坝的发展始于20世纪80年代中期,自引入以来得到快速的发展,成为我国八九十年代以来主要坝型之一,筑坝规模从几十米发展到200m级。估算混凝土面板堆石坝在竣工期、蓄水期两种工况下的应力变形情况,深入分析影响面板堆石坝面板及堆石料变形的影响因素,全面了解面板堆石坝的变形情况及坝体的稳定性,从而为堆石体坝料分区、断面优化、施工进度安排、运行性态预测、面板施工提供依据。本文介绍了面板堆石坝的发展、国内外研究进展及现状、面板堆石坝的特点。对数值模拟的计算本构模型进行归纳,选取适合该坝体计算的本构模型;同时总结了面板与垫层之间的接触设置理论和面板分缝的薄层单元理论。归纳了混凝土面板堆石坝有限元仿真分析中的非线性基本理论、方法。本文以羊曲水电站混凝土面板堆石坝为工程实例,运用有限元分析软件MIDAS/GTS建立三维有限元模型和划分网格,模拟混凝土面板堆石坝在竣工期和蓄水期两种工况下的应力变形情况,分析两种工况下混凝土面板堆石坝的应力变形结果。结果表明:在竣工期,坝体只受自重的作用,变形值较小,应力水平较低,坝体的变形与应力分布规律基本合理;在蓄水期,坝体在水荷载和自重的共同作用下,变形和应力有较明显的变化,坝体坝轴线上游侧堆石指向上游向的位移有所减少,指向下游向的位移有所增加;堆石体垂直位移有所增加,但总体来说不如水平位移的变化明显。从结果分析情况来看,坝体的应力变形的计算结果基本合理。本文建立了面板在两种不同的施工方法下面板堆石坝的三维有限元模型,模拟面板在一次性连续施工完成和分两期施工完成时分别在竣工期和蓄水期两种工况下的应力变形情况,分析混凝土面板在两种不同施工方法下的应力变形结果。结果表明,在两种不同的施工方法下面板的应力变形基本合理,但面板在靠近岸坡处出现了较大的拉应力区,且最大拉应力超过了混凝土的抗拉标准。总的来说该大坝是安全的,其变形及应力均满足安全要求。