水工结构工程作为水利水电学科的核心分支，其发展始终与国家水资源战略及基础设施建设需求紧密相连。中国水利水电科学研究院自1957年成立以来，在混凝土重力坝设计理论、高拱坝施工技术、坝工安全监测系统研发等领域形成了系统化的研究成果体系。当前水工结构工程面临的主要研究命题包括：超高层坝体材料耐久性衰减机理、深埋长隧洞围岩稳定性控制、生态友好型水工建筑物设计等前沿课题。

在基础理论层面，针对大坝变形机理研究建立了三维非线性有限元分析平台，通过耦合岩体变形、温度应力和渗流场耦合作用，成功预测了龙滩拱坝施工期裂缝分布规律。针对混凝土坝温控防裂问题，提出了基于分缝优化与冷却系统协同作用的动态温控模型，在白鹤滩水电站应用中使坝体裂缝宽度控制在0.2mm以内。在抗震性能研究领域，创新性地将随机介质动力学理论引入到高烈度区坝基液化分析，建立了考虑土体动力非线性特性的液化判别方法。

施工技术创新方面，研发的智能温控系统实现了大体积混凝土内部温度实时监测与调控，通过埋设分布式光纤传感网络，可精准定位温度异常区域并自动启动冷却系统。在深埋隧洞施工领域，开发的超前地质预报-微震监测联动系统将塌方预警准确率提升至92%，使秦岭终南山隧道施工效率提高30%。针对高寒地区冻融破坏问题，研制的纳米改性混凝土在查哈阳灌区渠道工程中应用，冻融循环次数达到3000次以上仍保持结构完整。

安全监测技术体系已形成多尺度、多维度监测网络，包括：宏观变形监测（GNSS+全站仪）、表面应变监测（光纤光栅阵列）、内部应力监测（压光弹模计）及渗流监测（渗压计+分布式光纤）四层监测体系。在长江三峡库区安全监测工程中，通过机器学习算法对监测数据进行深度挖掘，成功预警了2019年10月坛子岭坝段0.15mm/日的异常位移速率，为应急加固争取了宝贵时间。近期研发的智能监测预警平台已实现多源数据融合分析，可自主生成风险等级评估报告，响应时间缩短至15分钟以内。

新材料研发方面，针对高强混凝土徐变性能不足的问题，开发了掺入纳米二氧化硅的梯度复合胶凝材料，使混凝土28天徐变系数降低至1.2×10^-6/年。在耐久性提升领域，研制的新型硅烷浸渍剂使混凝土抗冻融循环能力提升至500次以上，氯离子扩散系数降低至1.2×10^-12 m²/s。针对生态修复需求，研发的仿生生态混凝土在江西某水库除险加固工程中应用，混凝土表面可自然滋生水生植物，生物膜形成速度较传统材料加快3倍。

未来研究将聚焦于数字孪生坝工技术体系构建，计划整合BIM+GIS+IoT技术，在锦屏地下电站建立全生命周期数字孪生体。重点突破智能建造装备研发，包括自主导航的智能施工机器人、自适应模板系统及3D打印大坝技术。在气候变化应对方面，将开展海平面上升情景下沿海水工建筑物适应性设计研究，建立基于百年尺度降水-径流-库容动态耦合模型。同时深化与多学科交叉融合，探索水工结构-生态湿地-碳汇系统的协同优化设计方法，为构建人水和谐型水利工程提供理论支撑。