變形加固理論針對(duì)的是關(guān)聯(lián)理想彈塑性材料結(jié)構(gòu)的小變形彈塑性分析，這和結(jié)構(gòu)極限分析的出發(fā)點(diǎn)是一致的。變形加固理論主要研究荷載超出結(jié)構(gòu)極限承載力后的結(jié)構(gòu)行為，或者說(shuō)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)行為。該行為在經(jīng)典極限分析理論中是沒(méi)有定義的。但掌握結(jié)構(gòu)失穩(wěn)行為無(wú)疑是確定有效加固措施的前提。
高拱壩和壩基是一個(gè)復(fù)雜的高次超靜定結(jié)構(gòu)。就超載破壞來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)發(fā)生壩踵開(kāi)裂、壩趾壓剪屈服、斷層錯(cuò)動(dòng)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(duì)給定超載路徑下的結(jié)構(gòu)，只能有一個(gè)極限承載力，出現(xiàn)局部破壞就意味著進(jìn)入極限狀態(tài)，此時(shí)外荷載即為極限承載力。故經(jīng)典極限分析無(wú)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(diǎn)可表述為：對(duì)給定外荷載下的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)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(chǔ)是最小塑性余能原理，它要求在給定荷載下結(jié)構(gòu)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(shuō)明，本文按一般彈塑性理論對(duì)彈塑性結(jié)構(gòu)重新構(gòu)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(gòu)穩(wěn)定性理論。本文首次提出結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的明確定義：即對(duì)某一結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，失穩(wěn)就是在給定荷載及加載路徑下，結(jié)構(gòu)不存在同時(shí)滿足平衡條件、變形協(xié)調(diào)條件和本構(gòu)關(guān)系的力學(xué)解，并建立了此定義的嚴(yán)格的集合邏輯表述；同時(shí)以此定義為出發(fā)點(diǎn)，重新推導(dǎo)了最小塑性余能原理。推導(dǎo)表明最小塑性余能原理是結(jié)構(gòu)平衡條件、變形協(xié)調(diào)條件和本構(gòu)關(guān)系的集中體現(xiàn)，而不是原推導(dǎo)所表明的只和塑性本構(gòu)方程有關(guān)。同時(shí)，定義了應(yīng)力張量和應(yīng)力場(chǎng)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(duì)經(jīng)典的地基承載力分析進(jìn)行了新的詮釋，進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。同時(shí)，將變形加固理論和剛體極限平衡法進(jìn)行了對(duì)比。
變形加固理論最初的應(yīng)用是研究確定拱壩壩趾錨固力，本文則將應(yīng)用面擴(kuò)大到拱壩整體穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)，以及在拱壩整體安全度下對(duì)壩踵開(kāi)裂、壩趾壓剪屈服、斷層錯(cuò)動(dòng)等破壞現(xiàn)象的統(tǒng)一評(píng)價(jià)及加固分析，并通過(guò)高拱壩應(yīng)用實(shí)例加以說(shuō)明。
發(fā)展和完善了變形拱壩加固理論：提出結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的嚴(yán)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(gòu)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(gòu)平衡條件、變形協(xié)調(diào)條件和本構(gòu)關(guān)系的集中體現(xiàn)。提出結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性可以用結(jié)構(gòu)整體安全度與塑性余能的關(guān)系曲線來(lái)描述的新思路，并應(yīng)用于高拱壩整體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，變形加固理論為評(píng)價(jià)高拱壩的整體穩(wěn)定性、壩踵開(kāi)裂、壩趾錨固、斷層加固等高拱壩關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題提供了統(tǒng)一和實(shí)用的理論框架和基礎(chǔ)。
