建国以来，我国水利水电工程采用了大量的弧形钢闸门，经过长期运行，早期的一些闸门因采用平面假定体系设计方法，导致计算结果与实际的空间受力状态有一定的偏差，从而引发安全事故。近30多年来，空间有限元法逐渐成熟并在弧形钢闸门三维分析方面得到应用，然而，静力方面的研究大多局限于弧形钢闸门应力、变形的线性分析，而且，在建模阶段，大多没有考虑面板后面的加劲肋，在分析阶段，没有对弧形闸门的静力稳定性进行分析。此外，随着闸门的长期使用，闸门的锈蚀问题日益突出，但国内对弧形钢闸门面板局部锈蚀的研究仍十分有限。因此，本文进行了以下几个方面的研究：以不带有支臂腹杆的弧形钢闸门为研究对象，运用有限元法对其设计水头下的静力稳定性进行了非线性分析，并与规范中空间稳定计算公式的计算结果进行了对比，同时研究了桁架布置形式和截面尺寸对弧形钢闸门静力稳定的影响；对有、无面板加劲肋构件的弧形钢闸门进行了非线性分析，对比了两个模型的应力和位移结果，在此基础上，模拟了有加劲肋构件的弧形钢闸门面板的局部锈蚀，并对弧形钢闸门的锈蚀敏感部位及闸门最大应力随锈蚀深度的变化规律进行了研究。分析结果表明：在静水压力作用下，支臂桁架平面内不设置腹杆时，支臂会出现失稳破坏，故静力方面的研究不能仅局限于弧形钢闸门应力、变形的线性分析，还要对闸门的非线性稳定性进行校核。利用钢结构设计规范中的空间稳定计算公式对不设置腹杆的支臂稳定性进行校核，得出支臂未出现失稳现象的结论，然而，由ANSYS软件计算结果得知该支臂已发生弯扭失稳，这就说明，规范中的稳定计算公式不能全面考虑支臂的空间受力状态和几何非线性，为安全起见，有必要使用有限元法对弧形钢闸门进行结构校核。在支臂桁架平面内设置腹杆和减小支臂的腹板高度、增加翼缘宽度两种措施可以提高空间支臂构件的屈曲应力，从而有效避免弧形钢闸门的失稳破坏；有面板加劲肋后，闸门面板应力由不能满足强度要求的180MPa减小到能满足规范的要求的150MPa，说明面板加劲肋是保证闸门结构安全的重要构件之一，建立闸门的三维模型时不能忽略加劲肋构件；弧形钢闸门未出现锈蚀时等效应力较大的部位是其锈蚀敏感部位，闸门该部位出现锈蚀后，其最大应力值随锈蚀深度加大基本呈线性增加，当锈蚀深度达到一定程度时，该区域可能进入塑性状态，因此，管理人员对弧形钢闸门定期检测时应先对未出现锈蚀时等效应力较大的位置进行检测，为了避免闸门发生强度破坏，检测发现锈蚀后，应该及时对锈蚀部位进行维护。