本论文在总结目前工程界应用较为广泛的混凝土面板堆石坝应力、应变理论与计算方法优缺点的基础上,结合在建的世界第一高的水布垭混凝土面板堆石坝,按目前工程界流行的理论和计算方法对水布垭面板堆石坝按三维有限元法进行静力和地震响应影响因素的数值分析研究。 本论文主要研究工作如下: 1、收集整理混凝土面板堆石坝的发展历程与国内外研究现状资料,对混凝土面板堆石坝堆石体材料、面板混凝土、接缝以及数值计算方法和模型进行概括总结,其中包括考虑堆石流变的研究现状。 2、为了合理预测混凝土面板堆石坝这一混合结构体系的应力变形特性,对用于有限元应力应变分析的主要数学力学模型,从理论与实际应用角度进行评述与分析;总结包括多模型在内的理论成果。 3、完成(善)多个面板堆石坝有限元后处理程序。选用DuncanE—B模型和弹塑性双曲线模型(南水模型)对水布垭面板堆石坝进行三维有限元静力计算,对应力应变主要成果进行对比分析,论证其技术上的可行性。 4、完善地震加速度时程曲线与反应谱曲线之间转换的有限元程序。探讨地震波频谱特性和地震波输入方式等多方案对水布垭面板堆石坝地震响应的影响,得到地震作用下大坝坝体的动位移、面板动位移及动应力。分析表明,几种方案的计算成果的规律性比较一致,仅量值及局部分布上有一定的差别。 5、以水布垭面板堆石坝为工程实例,通过对地震波频谱特性和地震波输入方式的动力计算,考虑堆石体残余体应变与残余剪应变的地震永久变形计算,对比分析其在地震作用下的永久变形性态。