随着我国经济的发展,水电能源在我国西部高烈度地震区得到了大力建设,尤其近年来新兴建了一批300米级的水电枢纽工程。溢洪道结构作为水工建筑物的重要组成部分,对于水利枢纽运行过程中的泄洪消能起到了至关重要的作用。但是对于超大规模的水利枢纽,单宽泄洪流量很大,由此带来的泄洪能量也十分巨大。溢洪道结构作为泄水建筑物,受到强烈的水流脉动的冲击作用,相较于过往200米级以下的水利枢纽工程,泄洪过程中由于水流脉动压力产生的问题更加复杂。如此大型的水电工程在运营过程中,其溢洪道结构受到水流脉动压力的作用可能会产生较大的动力响应,严重时会导致结构破坏。由于泄流是一个长期过程,随着泄洪次数的增多,水流脉动压力的长期循环作用也可能导致结构发生疲劳破坏。此外,我国西部是高烈度地震区,水利枢纽工程的兴建场地向雅鲁藏布江流域发展时面临着高寒高海拔等问题,昼夜温差和季节温差很大,溢洪道结构在运营过程中会经常性的受到温度骤降的冲击作用,同时还面临着可能的地震作用,一旦结构动力响应超出结构强度,就会引起结构倒塌或损毁,从而威胁到枢纽大坝的安全,甚至引起溃坝洪水。为保证溢洪道结构运营过程中的安全性,系统地研究高寒高海拔地区溢洪道结构在泄洪过程中的水流脉动压力、极端温度、超强地震等荷载作用下的安全措施具有重要意义。目前对大型溢洪道结构泄洪过程中水流脉动冲击作用的疲劳分析及相应的措施研究相对较少,特别是水工泄流构筑物在长期运行期间由于泄洪疲劳导致的强度降低问题几乎空白,同时对处于高寒高海拔地区的大型溢洪道结构同时减小极端温度冲击及地震作用的措施研究也很少。基于以上的研究背景和现状,本文结合结构监测与结构控制,对溢洪道结构在水流脉动压力、温度和地震等荷载作用下的安全性能和应对措施进行了研究,主要研究内容和结论如下:（1）针对大型溢洪道结构泄洪过程中的水流脉动压力问题提出了一种考虑空间相关性的水流脉动压力的模拟方法,结合西部大型水利枢纽工程的高水头大流量特点对溢洪道结构在水流脉动作用下的安全提出了双指标安全评价方法。结合溢洪道结构的水工模型试验监测数据,分析了溢洪道结构水流脉动压力的空间分布规律和分布特性,验证了模拟方法的准确性。分别从强度和疲劳两方面对水流脉动压力作用下的溢洪道结构进行了动力响应分析,得到了运行水位和应力关系曲线。对低水位以及长期运营条件下,以疲劳损伤为控制指标推导出了不同运行年限下溢洪道最高安全水位。研究表明,采用提出的水流脉动压力模拟方法与实际监测的目标功率谱密度吻合度较好,随着泄洪水位的下降,溢洪道结构水流脉动压力的最大值呈现逐渐减小的规律。当泄洪水位较高时,溢洪道结构部分应力较大,存在开裂风险。当泄洪水位较低时,溢洪道结构单次疲劳损伤程度也很低,但是考虑到泄洪的长期过程,随着泄洪年限的增加,溢洪道结构也会产生疲劳破坏。（2）针对溢洪道结构的水流脉动作用提出了基于振动控制的减振措施。建立了基于位移型阻尼器和速度型阻尼器作用的泄槽结构简化模型,对两种类型阻尼器的数量和布置位置进行了比较研究,进行了相关参数对脉动减振效果的敏感性分析,得到了两种阻尼器水流脉动减振效果随相关参数的变化规律。研究表明,所提出的振动控制措施可有效降低水流脉动压力对溢洪道结构的影响,两种类型阻尼器参数对水流脉动压力的减振效果的影响较大并存在最优参数取值。（3）结合模型试验不同水位下的监测结果,建立了溢洪道结构评价指标与水流脉动压力之间的关系,针对溢洪道结构在运行过程中复杂多工况条件提出了一种自适应智能粘滞阻尼器的设计思路。在高水位情况下,基于强度指标,提出了不同水位下粘滞阻尼器相关参数与减振效果的响应面模型,建立了泄洪水位与阻尼器最优参数之间的关系;低水位情况下,基于疲劳指标,提出了不同水位下粘滞阻尼器相关参数与减振效果的响应面模型,建立了泄洪水位与阻尼器最优参数之间的关系。研究表明:不同的泄洪水位,安装有粘滞阻尼器的溢洪道结构达到最佳减振效果时的阻尼器参数是不同的,建立了泄洪水位与阻尼器最优参数的函数关系,通过对阻尼器参数进行调节,实现了不同水位下智能粘滞阻尼器对水流脉动的最佳减振效果。（4）针对高寒高海拔水利枢纽面临着极端温降的冲击作用及可能的地震作用,提出了综合考虑降低温度冲击作用和地震响应影响的分缝优化措施。首先,设计了溢洪道结构的大体积混凝土温度分析的热力学反演模型试验,对数值仿真模型进行了验证,对溢洪道结构运营期有无分缝措施对温度应力的变化规律进行了分析。其次,验证了粘弹性人工边界应用于结构地震响应分析的准确性;对地震作用下有无分缝措施的动力响应的变化规律进行了分析。最后,采用遗传算法对溢洪道结构的分缝布置措施进行优化设计。研究表明,溢洪道结构采用无缝方案对地震动设计是有利的,但会增加结构的温度应力,致使无法满足极端温降冲击作用下的强度要求,采取分缝设计可以降低极端温降下的温度应力,但是会改变溢洪道结构的动力特性,增加结构的地震响应。分缝的位置和数量对溢洪道结构的温度应力和地震响应有着重要影响。通过对分缝位置和数量的优化设计可以同时满足极端温降冲击下的温度应力和地震作用的强度要求。