混凝土重力坝是坝工建设中的主要坝形,也是工程中采用较多的一种坝形。但是,目前重力坝断面形式都采用理论三角形,这样的断面形式可以使计算充分简化,但它仅能使建基面上的控制条件恰巧满足,在位置较高的截面上常有所富余;并且坝体上下游存在折点,容易产生应力集中现象。因此,三角形断面并不是理论上的最优断面。从纯理论上讲,我们可以将上下游做成曲面形式,由数学规划的方法来求出一个最优断面,使各高程截面处的条件都恰巧满足。重力坝断面设计的最终目的是要给出合理的设计方案,即在给定的荷载条件下得到最经济、合理的设计。在传统设计中,多采用重复设计法,这种设计方法过程繁琐,计算效率低。因此,通过优化设计找出重力坝的最优剖面是重力坝设计的一个关键问题。它的任务是根据安全、经济和强度要求,通过分析计算,选择一个既安全稳定又经济的剖面形态和轮廓尺寸。目前,用于重力坝体形优化的应力计算方法主要有材料力学法和有限元法。本论文的主要工作是利用有限元分析软件ANSYS的优化功能,对曲线重力坝的几何参数进行优化,在坝体应力和抗滑稳定均满足规范要求的前提下,寻找经济而实用的体形。以重力坝上下游曲线方程的系数作为设计变量,以主要荷载(自重、扬压力、静水压力)下的抗滑稳定条件和应力控制条件为约束条件,以单位坝段的断面面积为目标函数,建立了混凝土重力坝结构优化设计的数学模型。在计算过程中,由于使用了参数化建模,坝体及坝基的有限元计算网格剖分、边界条件及水荷载的施加、有限元求解、有限元计算结果的导出(包括各种优化设计变量值,目标函数值,约束条件等),优化收敛条件的判断以及体形优化计算等一系列工作都可以自动完成,无须人工干预,智能化程度较高。此外,该程序的可靠性强,有限元求解器的求解效率高。优化结果表明,当坝高取30米,重力坝上下游取为二次抛物线的曲线形式时,坝体断面比传统剖面减少约13.2%,优化结果比较理想;此外,分别对刚性地基和弹性地基情况下曲线重力坝进行优化计算,刚性地基条件下断面面积明显大于弹性地基的;最后改变坝体高度,采用高、中、低三种不同坝高分别进行优化分析,结果表明曲线重力坝这种坝形更适合于低坝。通过对优化结果进行分析比较得到了这些有益的结论,为工程设计提供了参考。