随着我国水力资源的开发,砌石拱坝在中小型水利工程建设中发挥着重要的作用。它以水泥用量低,大量的筑坝材料能够就地取材,对相关的施工器械和技术需求较低,便于广大群众操作等许多优点进而得到广泛应用。依据科学的方法和理论对坝体体形优化设计是砌石拱坝设计中重要的一个环节,其体形合理与否直接关乎到大坝的造价与安全,是同时也是项目批复与否的重要依据。因此,研究砌石拱坝体形优化的理论与方法有着重要的实际意义。本文针对乐安惠民砌石拱坝坝址的现实状况,结合大坝空间布置,应用有限元软件,综合考虑几何、应力和稳定等约束条件,拟定较优坝体体形设计方案,对优化方案的可行性进行分析论证,从而得出经济而实用的砌石拱坝体形。本论文的主要工作内容如下:(1)本文在总结有限元计算方法的基础上,进一步介绍了有限元法分析的基本原理,列出了有限元数值分析方法的步骤,探究了拱坝优化方法中的设计变量,提出了拱坝优化设计方法中的目标函数,确立了拱坝优化设计中的约束方程,从而构建了基于有限元数值分析方法的拱坝体形优化数学模型。(2)本文探讨了拱坝体形的参数化设计,介绍了拱冠梁及水平拱圈的参数化设计方法,并通过软件内置APDL参数化语言,完成了建立坐标系、拱冠梁曲线、水平拱圈和建立实体模型等建模步骤,详细叙述了模型建立的过程,实现了拱坝的参数化建模。(3)对坝体模型进行不同工况荷载条件下的三维有限元静力分析计算,验证初步设计坝型的安全稳定性能,并通过拱坝优化设计原理及方法,借助有限元分析软件,实现拟建乐安惠民砌石拱坝体形优化设计。