混凝土面板堆石坝由于具有方便施工、稳定性好、易于适应不同地形环境等优点,受到设计者的青睐。混凝土面板堆石坝坝型是否适用取决于坝体变形控制,并且面板开裂和坝体渗漏等问题也制约混凝土面板堆石坝的推广。面板和趾板的应力变形与坝体变形有着密切的关系,在考虑受变温荷载作用下,可能产生过大拉应力而导致开裂。因此,研究温度应力造成面板开裂的可能性对面板坝的安全性是具有重要意义的。本文以重庆巫溪刘家沟混凝土面板堆石坝为例,在进行坝址选择和坝体设计的基础上,采用有限元方法对运行期坝体应力变形进行了计算分析,研究了温度—应力耦合作用下坝体和面板的应力分布,并探讨了面板开裂的可能性。论文的主要工作和成果如下:(1)对比分析了地形地质条件、水库综合利用对库容规模的要求、枢纽布置及成库条件等因素,提出了下坝址方案。所选坝址在工程投资方面与上坝址方案接近,但在坝基坝肩岩溶水文地质条件、坝基坝肩防渗处理工程投资及可靠性、水库邻谷渗漏与成库条件等方面有明显优势。(2)依据相关规范,对选定的下坝址方案进行了坝体设计,包括剖面设计、坝体分区和面板趾板设计等。推荐坝型为混凝土面板碾压堆石坝,坝体材料从面板以下依次为垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区、特殊垫层区、下游堆石棱体,坝顶宽7m,坝轴线长258m,最大坝高84m,坝顶高程460m,上下游坝坡1:1.4。(3)采用有限元分析软件ABAQUS对大坝运行期坝前水位和重力进行组合计算,分析了在各个工况下坝体和面板应力变形特征。分析表明,正常高水位时沉降最大为4.77cm,水平位移最大为8.45cm;坝体大主应力在正常高水位时最大为1.65MPa;坝体小主应力在防洪限制水位时最小为-0.24MPa。大主应力区没有出现拉应力区,各工况小主应力均能满足抗拉强度要求。运行期面板沿坝坡方向主要承受压应力,但面板底部存在拉应力。(4)采用温度—应力耦合计算方法,研究了大坝受气温、库水温和地温影响下的温度场分布和温度荷载作用下坝体和面板的应力分布。结果显示,环境温度变化引起坝体温度场改变,以温度荷载的方式影响坝体应力场分布,进而改变面板趾板的应力变形;从分布上看,温度裂缝可能产生于面板中下部;从时间来看,温度最低的一月份产生拉应力最大,都小于混凝土抗拉强度,不会产生温度裂缝。