水坝抗震研究是关系中国经济社会发展全局的防灾减灾工作中的重要组成部分,也是中国水利建设事业必须面对和急需解决的一个战略性关键技术问题和目前工程抗震领域中的前沿课题。为此,本文对地震过程中水坝的动态响应进行数值模拟分析,为重力坝的设计及抗震研究提供参考依据。首先,为了研究附加质量法在三维重力坝抗震计算中的应用,利用ABAQUS有限元软件二次开发功能,编写三维附加质量单元子程序UEL,实现了三维模型中节点附加质量的快速施加,并通过模拟Koyna震害工程来验证子程序的正确性。计算结果基本符合Koyna震害记录,说明子程序UEL的开发是正确可靠的,用该二次开发方法解决此类三维水体—结构相互作用问题是可行的。其次,以秦皇岛桃林口混凝土重力坝为研究对象,模拟桃林口大坝在迁安波作用下的动态响应,并研究了三个方向地震加速度在地震过程中的影响程度。研究发现,同时计入三个方向的地震波是对坝体最不利的一种模拟方案,横河向地震加速度和垂直地震加速度在整个抗震分析中都有着重要影响,在应力分析中,垂直地震作用的影响较大,横河向地震波的影响较小;在位移分析中,横河向地震波的影响更加明显。再次,对桃林口大坝进行了多波验算分析,研究发现,不同地震波作用下坝体的震后损伤部位不同,这说明不同地震波作用下,坝体的动力响应不同,坝颈位置是抗震薄弱部位,但同时也不能忽视坝体其它部位的安全与稳定。最后,研究了下游折坡点高度对整个坝体抗震性能的影响,研究发现适当增加下游折坡点的高度,可以增强坝体的抗震性能,为了保证水坝在强震中的安全与稳定,下游折坡点应控制在坝体高度的80%以上。研究成果对于全面了解并提高混凝土重力坝抗震性能、优化抗震措施具有重要意义。