由于混凝土的脆性和重力坝的大体积特性,施工中受温度等因素影响,坝体不可避免会产生微裂纹,这些初始微裂纹的存在会显著降低坝的安全系数。在运行过程中,随着库水位的升高及外部荷载的变化,裂纹的存在导致应力集中,可能造成坝体开裂,影响大坝的安全性。近年来的研究表明,影响重力坝应力分布的因素除了自重、水压力、地震等之外,温度应力也是重要组成部分之一。由于外界温度与坝体内部温度存在温差,温度梯度的存在导致裂纹前沿应力集中,因此研究变温效应下的重力坝裂纹问题具有重要意义。本文利用ABAQUS平台,分别研究了处于迎水面坝底往上20m、40m、60m位置的水平直线形与月牙形两种初始裂纹类型,分一月份48h寒潮、七月份24h气温日变化两种不同气候工况对刘家峡水电站非溢流坝段进行有限元仿真计算,并与不考虑温度场的工况进行温度变化、裂纹形状和裂纹位置的对比研究,分析了各种温度场下裂纹对坝体应力应变的影响,为坝体的运行安全和寿命估计提供理论依据。结果表明:(1)在温度的影响下,虽然温度大幅度变化的范围仅限于混凝土表层部分,但由于裂纹的存在,增加了坝体混凝土表层面积,使坝体内部温度场受外界气温变化影响的范围增大。随着裂纹位置越靠近坝顶,影响坝体内部温度场不均匀分布越明显。值得注意的是,在七月份工况下60m位置的初始裂纹已暴露在空气中,对比处于水下的裂纹情形,与气温直接接触的坝体混凝土表面部分,受气温影响产生的温度变化幅值与坝体内部相比更大些。(2)在温度场变化的影响下,各裂纹尖端的X、Y方向的最大应力值均为拉应力。随着温度降低,坝踵的最大拉应力不断增大,坝趾的最大压应力不断减小。与不考虑温度变化的工况相比,裂纹尖端在X方向上的压应力较小;在Y方向上一月份的压应力较大、七月份的压应力较小。(3)对比不同的裂纹形状,由于外荷载的变化,当坝体向下游倾斜时,月牙形裂纹更符合坝体上游侧裂纹扩展路径的走向,故月牙形裂纹的坝体最大拉、压应力均比直线形裂纹的大。对于裂纹尖端的应力场,月牙形裂纹的裂尖压应力及其变化幅值均比直线形裂纹的裂尖压应力变化幅值大。(4)对比不同的裂纹位置情况,裂纹位置高程越高,越靠近水面:裂纹附近的压应力越小;裂纹对坝体应力分布的影响范围也逐渐减小,X方向的最大拉应力由坝体下游表面转移到裂纹附近,Y方向坝址处的最大压应力变化不大,坝顶处的最大拉应力逐渐变大;对于裂纹尖端的应力状态,裂纹尖端的压应力在不断减小,受温度变化所引起的变幅也逐渐减小。