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随着南水北调工程的正式开工，我国渡槽的建设进入了一个新的发展时期。渡槽结构形式选择的合理与否将直接影响工程造价、设计与施工难度及工期。拱式渡槽具有主拱圈主要承受轴向压力的特点而适应于混凝土材料的承压性能，加之其造型美观而成为南水北调中线工程干渠左岸排水渡槽的可选结构形式。拱式渡槽的受力特性复杂，因此，需要研究动静力荷载作用下结构的力学性能。本文正是在这种背景下进行了拱式渡槽的三维有限元分析研究，主要内容如下：
(1)根据研究渡槽所处的地理环境和地质条件，综合考虑经济性、适用性及施工的可能性，进行结构选型，初步确定拱式渡槽主要构件横截面形式和尺寸及结构的纵向布置方式，并采用传统结构力学的计算方法进行配筋计算和抗裂验算。
(2)在全面考虑建立有限元模型时的基本假设、边界条件、钢筋和混凝土的组合方式及单元类型的选择、单元剖分等问题的基础上，采用大型有限元分析软件ANSYS，建立了拱式渡槽三维有限元静力计算模型，分析了在正常使用极限状态下，不同过水工况状态时，渡槽下部支撑的各拱圈及槽身主要构件的应力控制区域所在的位置及控制截面上的应力和位移分布规律。
(3)采用附加质量法将水体质量分配到槽内表面有限单元网格的结点上来考虑水与槽体相互作用，用弹簧单元模拟支撑在连拱下部的群桩与周围土体的相互作用，建立了整个渡槽结构的动力有限元分析模型。
(4)分析对比了槽内无水、槽内设计水位及槽内校核水位三种工况状态下，渡槽结构的自振频率和主振型。根据模态的参与系数，比较了三种工况下，渡槽分别产生横槽向振动，竖向及顺槽向振动时主要参与的模态形式。
(5)根据渡槽所处位置的场地性质，利用反应谱法，计算了在三向地震荷载作用下槽内无水，槽内设计水位，槽内校核水位三种工况状态的渡槽结构动力响应，并且主要分析了前两阶主振型和模态合并后渡槽的主拱及槽身主要构件控制截面的位置及控制截面上的动应力和动位移分布规律。