随着国民经济发展，为了满足社会对水资源的平衡需求，必须修建大型的引水、调水工程，在南水北调工程中，输水渡槽起到了至关重要的作用。目前，对渡槽结构的过水流量、结构形式、稳定分析以及施工技术的研究非常必要。　　 本文在已有成果的基础上，以南水北调沙河渡槽为研究对象，分别采用跨度为45 m的U形和矩形两种渡槽结构形式，对比分析U形和矩形渡槽结构的安全性与经济性，采用结构优化设计方法和有限元软件ANSYS，分别对U形和矩形渡槽结构进行优化设计、静力组合分析以及动力分析研究，为渡槽结构的设计和施工提供参考依据。　　 考虑渡槽在运营期各种流量下的变化规律，建立U形和矩形渡槽结构的静力计算模型。考虑了静力计算中几种常规荷载：自重、预应力、水压、风压、人群、检修、地震荷载以及温度荷载，确定了两种模型的11中荷载组合方式，以准确地反应实际情况，得出渡槽的应力和位移的变化规律以及最不利的荷载组合。计算结果表明，U形和矩形渡槽结构的应力、变形满足设计要求，温度荷载对渡槽结构影响不大，水体重力的效应不可忽视，U形和矩形渡槽结构在静荷载作用下均是安全的。　　 采用流固耦合分析方法对U形和矩形渡槽结构进行动力特性分析和动力响应分析，并与附加质量法的计算结果进行对比研究。结果表明，两种方法所得出结构的自振频率、振型以及动力响应的变化规律大致相同，均满足设计要求。在响应结果数值上，流固耦合模型略大于附加质量模型，但结果差别不大，可以忽略，同时说明两种方法的正确性。　　 本文通过对两种渡槽的结构设计、三维有限元模型分析得出，与矩形渡槽结构相比，U形渡槽结构具有较明显的优势，如自重轻、材料省，在两种渡槽结构同时满足设计要求的情况下，U形渡槽结构具有更大的安全储备。从安全性和经济性的角度出发，推荐选用U形渡槽方案。