实际工程中,无论采取多么严格的裂缝控制措施,混凝土重力坝仍然会带裂缝工作,因而裂缝对坝体安全产生多大的影响成为研究者们关心的问题。本文针对这一问题,将混凝土断裂力学理论应用到混凝土重力坝裂缝分析,研究带缝工作坝体的断裂特性和承载力,并为混凝土重力坝的安全性评估提供依据。裂缝扩展数值模拟因涉及网格动态调整和材料软化非线性的影响,一直以来是固体力学数值分析方面的难点。本文用大型通用有限元软件ANSYS,借助其功能强大的网格划分功能、断裂求解模块以及优化的求解器,实现了混凝土重力坝任意方向的裂缝扩展。论文开展了以下几方面的工作:1、采用混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝扩展准则,利用ANSYS的apdl二次开发语言实现了二维状况下任意方向的裂缝扩展。该数值方法的主要特点为:1)利用了物理意义明确的起裂扩展准则判断裂缝的稳定性和扩展方向;2)引入了虚拟裂缝模型;3)裂缝扩展的全过程采用裂缝长度控制的方案。并利用该数值方法计算了重力坝模型的P-CMOD曲线和裂缝扩展路径,结果表明,计算结果与试验结果吻合良好,说明该方法在模拟混凝土重力坝裂缝扩展方面是有效的。2、采用上述成熟算法研究了实体重力坝上游面的不同长度、不同位置的水平裂缝对坝体断裂特性和承载力的影响。在考虑静水压力、坝体自重和裂缝水压力的情况下,计算结果表明:1)大坝断裂分析绝对不能忽略缝内水压力的作用,且坝体很有可能会发生水力劈裂现象;2)对于初始裂缝小于5m的裂缝来讲,不管其位于坝体的何处,其起裂荷载均高于坝顶高程(80m),最大荷载约为坝高的1.1倍;3)坝体先增至其最大荷载,之后承载力缓慢减小。坝体的破坏存在一个过程,其承载力不会因为扩展形成裂缝很长(10-20m)而急剧下降;4)裂缝均向坝体底部或是下游侧发展。