碾压混凝土重力拱坝是重力坝断面并存在拱效应的一种坝型,它既具有碾压混凝土的特点,又具有重力坝特点,还具有拱坝的受力特征,受力状态非常复杂.碾压混凝土具有施工速度快、水泥用量少、水化热温升低、施工工艺简单等优点. 高重力拱坝结合了现场实际地形、地质情况,充分利用拱的作用将上游的水荷载传到两岸坝基,是一种高度超静定结构,同时,与坝体混凝土接触的岩体基础在应力较大情况下处于弹塑性状态,因此,需要对其进行三维有限元非线性分析. 随着弹塑性理论的发展,非线性有限元的广泛应用,使得重力拱坝的非线性分析更加便捷.碾压混凝土技术研究的逐步深入,也为碾压混凝土坝的发展奠定了基础,我国把碾压混凝土高坝筑坝技术研究列为"八五"、"九五"国家重点科技攻关项目,目前在混凝土配合比、分层碾压、温度控制、封拱灌浆、坝体分缝等方面已处于世界领先水平.但作为碾压混凝土重力拱坝,还存在很多需要进一步研究的课题,如重力拱坝的分缝、封拱灌浆、体型设计、拱效应分析、坝体材料、坝体-坝基-库水的耦合等都还有一定的发展空间. 本文结合巴基斯坦高摩赞碾压混凝土重力拱坝的工程实例,通过三维有限元非线性分析,对坝体应力、位移等进行分析,主要内容包括: (1) 应用弹塑性理论,把坝体和坝基接触面作为接触单元进行非线性分析,扩展了非线性分析在工程领域的应用空间. (2) 研究碾压混凝土重力拱坝在不同的荷载组合工况下的应力分布状态和分布特征以及最大应力出现的位置和应力控制的标准. (3) 研究坝体变位大小和坝体变形的范围,比较其它工程及国际工程经验,探索碾压混凝土重力拱坝坝体变位控制范围. (4) 研究温度荷载对坝体应力的影响,建议采取一定的温度控制措施,限制坝体温度应力. (5) 探讨坝体应力对坝体混凝土材料和坝基岩体弹性模量的敏感性,寻找适合工程的筑坝材料,建议提高坝基弹性模量,以利于坝体在允许应力范围内工作运行. (6) 应用时程法,对坝体进行动力分析,研究地震效应对坝体-坝基系统的应力影响和坝体.坝基一库水的耦合作用. (7) 探索重力拱坝设计中拱效应的影响,对优化坝体体型,调整坝体应力分布有着重要意义.