拱坝坝体结构既有拱作用,又有梁作用,其承受的荷载一部分通过拱的作用压向两岸,另一部分通过梁的作用传到坝底基岩,因而可充分利用筑坝材料的强度。因此,对于合适的坝址,拱坝是一种经济性和安全性都很好的坝型。目前,全世界200m以上的大坝有1/2以上采用拱坝坝型。近几十年来,我国在拱坝设计方面取得了显著进展,各种优化方法也被广泛采用到拱坝的优化设计中来,因此,开展拱坝的优化研究就更具实际意义。本文叙述了拱坝的特点和发展概况以及拱坝优化设计的发展、现状;叙述了拱坝拱冠梁和水平拱圈的形式;阐述了拱坝结构力学计算原理和遗传算法的优化设计原理。在此基础上,作者以混凝土拱坝几何特征参数为设计变量,大坝体积为目标函数,考虑几何约束、应力约束和稳定约束,提出基于遗传算法的三心圆拱坝体形优化设计方法,利用Fortran语言编写了程序,以实现三心圆混凝土拱坝的体形优化设计。为了验证程序的正确性,本文先对某三心圆混凝土拱坝进行了复合形法的优化设计,并将拱梁分载法的计算结果与三维有限元计算结果进行比较,结果表明本程序拱梁分载法应力计算结果与三维有限元应力计算结果规律一致,且数值非常接近,说明了程序计算结果的合理性。本文对某混凝土拱坝建立了遗传算法的优化模型,用程序实现了三心圆等厚度双曲拱坝的优化设计。为了说明遗传算法对于拱坝优化的可行性和优越性,本文将遗传算法优化结果与复合形法优化结果进行了对比。由计算结果可以看出:经遗传算法优化后,拱坝最大拉压应力均较原复合形法结果有所降低,且坝体方量节省了4.8%。说明本文所编优化计算程序结果真实、可靠,可用于三心圆拱坝体形的优化设计,对提高混凝土拱坝设计水平和设计效率起到了积极的作用。