实体重力坝是当前国内外坝工建设中采用较多的坝型之一，由于其剖面尺寸大，混凝土用量较多，在设计时要进行最优化设计以使坝型既安全又经济。然而重力坝在运行中，上游坝踵区往往会出现开裂，随着筑坝高度的增加，坝踵开裂的概率也会越来越大，但坝踵的开裂并不一定意味着坝体的毁坏，只要保证裂缝是稳定的，坝体仍能正常运行，这也是坝工设计人员非常关心的问题。基于这一情况，本文对重力坝考虑开裂约束下的体型优化设计进行了研究，主要内容如下： 本文首先介绍了重力坝的发展历程与结构特点、重力坝应力分析方法和抗滑稳定分析方法，概述了重力坝体型优化设计与混凝土断裂力学理论研究现状，分析了进行开裂约束的重力坝体型优化设计研究的必要性。然后介绍了结构优化设计数学模型，并对优化算法进行了简要的综述。建立了重力坝体型优化设计的数学模型，编制了相应的优化算法程序，对重力坝进行了常规约束条件下的体型优化设计，取得比较合理的结果。 接着概述了线弹性断裂力学基本理论和方法，分析了重力坝坝踵裂缝的开裂过程，应用ANSYS软件对基于断裂力学理论的简支梁和重力坝进行了裂缝稳定性分析，应力和位移计算精度令人满意，取得了比较合理的结果，为重力坝坝踵裂缝应力强度因子计算提供了一个合理的计算方法。建立了考虑开裂约束的重力坝体型优化设计数学模型，介绍了优化算法(复形法)，并编制了相应的优化设计程序，对重力坝考虑开裂约束的体型优化设计进行了研究，得出了合理可靠的坝体断面，优化效果比较理想，对今后坝工设计有一定的参考价值。