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混凝土面板堆石坝对地形和地质条件都有较强的适应能力,并且施工方便、投资省、工期短、运行安全、抗震性好,正逐步成为当前国际上许多国家水利工程的首选坝型。但已建的大量混凝土面板堆石坝的实际运行资料表明,由于坝体变形和不均匀沉降而导致的面板断裂、接缝张开、止水失效等问题,已经成为混凝土面板堆石坝的主要问题,对于高坝尤为严重。同时,近些年来,大坝和面板的应力应变分析及其预测越来越受到坝工界的普遍关注,也已经成为研究的重点课题。基于此,本文以国际上通用的大型有限元分析软件ABAQUS作为计算工具对混凝土面板堆石坝进行了如下研究：1、根据混凝土面板堆石坝的特性,建立适合混凝土面板堆石坝的本构模型,对面板和垫层之间的接触效应进行了探讨,提出了自己的观点,并根据非线性有限元理论,对混凝土面板堆石坝在施工期和蓄水期进行了合理的加载模拟。2、以ABAQUS为开发平台,实现了Duncan-Chang E-B本构模型的二次开发,并依据开发的程序对100m高均质坝进行了一系列的应力应变计算,验证了程序的开发是成功的。3、用Duncan-Chang E-B模型研究了水布垭混凝土面板堆石坝分别在竣工期、蓄水期两种工况下坝体的应力变形特性,得出了和已建的国内外同类工程相一致的应力变形分布规律,分析结果令人满意,为了解坝体的应力变形和预测大坝运行性状提供依据。4、以100m高的混凝土面板堆石坝为例,从改变垫层区厚度方面研究其对混凝土面板应力变形的影响。结果表明,合适的垫层区厚度可以改善面板的应力分布。本文的研究成果对以后混凝土面板堆石坝非线性应力变位的分析具有很好参考价值,而且本文提出的模拟方法、开发思路以及求解技术对水工结构和岩土工程以及其它工程领域的数值仿真计算也具有广泛的借鉴意义。