變形加固理論針對的是關聯(lián)理想彈塑性材料結(jié)構的小變形彈塑性分析，這和結(jié)構極限分析的出發(fā)點是一致的。變形加固理論主要研究荷載超出結(jié)構極限承載力后的結(jié)構行為，或者說結(jié)構失穩(wěn)行為。該行為在經(jīng)典極限分析理論中是沒有定義的。但掌握結(jié)構失穩(wěn)行為無疑是確定有效加固措施的前提。
高拱壩和壩基是一個復雜的高次超靜定結(jié)構。就超載破壞來說，結(jié)構發(fā)生壩踵開裂、壩趾壓剪屈服、斷層錯動等局部破壞現(xiàn)象后，到整體潰壩仍有很大的超載幅度。在經(jīng)典極限分析中，對給定超載路徑下的結(jié)構，只能有一個極限承載力，出現(xiàn)局部破壞就意味著進入極限狀態(tài)，此時外荷載即為極限承載力。故經(jīng)典極限分析無法處理出現(xiàn)局部破壞后的豐富的破壞現(xiàn)象，這也是發(fā)展變形加固理論的原因之一。
變形加固理論的基本要點可表述為：對給定外荷載下的結(jié)構，結(jié)構出現(xiàn)不平衡力的區(qū)域即為首先破壞區(qū)域；為維持穩(wěn)定，出現(xiàn)不平衡力的區(qū)域就是需要加固區(qū)域；加固力和不平衡力大小相等，方向相反。變形加固理論的基礎是最小塑性余能原理，它要求在給定荷載下結(jié)構總是趨于加固力最小化、自承力最大化的狀態(tài)。
早期的變形加固理論需要依托三維彈塑性有限元分析的迭代算法加以說明，本文按一般彈塑性理論對彈塑性結(jié)構重新構建了變形加固理論的理論框架，完全擺脫了有限元的描述方式，并建立了基于塑性余能的結(jié)構穩(wěn)定性理論。本文首次提出結(jié)構失穩(wěn)的明確定義：即對某一結(jié)構來說，失穩(wěn)就是在給定荷載及加載路徑下，結(jié)構不存在同時滿足平衡條件、變形協(xié)調(diào)條件和本構關系的力學解，并建立了此定義的嚴格的集合邏輯表述；同時以此定義為出發(fā)點，重新推導了最小塑性余能原理。推導表明最小塑性余能原理是結(jié)構平衡條件、變形協(xié)調(diào)條件和本構關系的集中體現(xiàn)，而不是原推導所表明的只和塑性本構方程有關。同時，定義了應力張量和應力場的歐氏空間，使得變形加固理論可以在歐氏空間有明確的幾何描述。作為變形加固效率的例證，從變形加固理論的角度，對經(jīng)典的地基承載力分析進行了新的詮釋，進行了數(shù)值計算。同時，將變形加固理論和剛體極限平衡法進行了對比。
變形加固理論最初的應用是研究確定拱壩壩趾錨固力，本文則將應用面擴大到拱壩整體穩(wěn)定性的評價，以及在拱壩整體安全度下對壩踵開裂、壩趾壓剪屈服、斷層錯動等破壞現(xiàn)象的統(tǒng)一評價及加固分析，并通過高拱壩應用實例加以說明。
發(fā)展和完善了變形拱壩加固理論：提出結(jié)構失穩(wěn)的嚴格定義及其集合邏輯表述，發(fā)展了基于塑性余能及其變分的結(jié)構穩(wěn)定性判劇：完善了最小塑性余能原理的證明，指出它是結(jié)構平衡條件、變形協(xié)調(diào)條件和本構關系的集中體現(xiàn)。提出結(jié)構整體穩(wěn)定性可以用結(jié)構整體安全度與塑性余能的關系曲線來描述的新思路，并應用于高拱壩整體穩(wěn)定性評價。結(jié)果表明，變形加固理論為評價高拱壩的整體穩(wěn)定性、壩踵開裂、壩趾錨固、斷層加固等高拱壩關鍵技術問題提供了統(tǒng)一和實用的理論框架和基礎。
