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1、作用于重力坝上的荷载有坝体自重、上下游坝面上的水压力、扬压力、浪压力或冰压力、泥沙压力以及地震荷载等。
2、重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。在水压力及其他外荷载作用下，主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。据统计,在各国修建的大坝中,重力坝在各种坝型中往往占有较大的比重。在中国的坝工建设中,混凝土重力坝也占有较大的比重,在20座高100m以上的高坝中，混凝土重力坝就有10座。
重力坝是一种大体积挡水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。重力坝按筑坝材料的不同分为：混凝土重力坝和浆砌石重力坝。重力坝具有耐久性好、抵抗渗漏强、设计及施工技术简单、对地基条件要求相对来说不太高等优势，但重力坝坝体体积大，耗用水泥多，为了获得最优的投资效果，在工程实际应用中，往往要对重力坝结构进行优化设计。
重力坝优化设计模型
优化结构设计有三大要素，即设计变量、目标函数和约束条件。
设计变量
设计变量是设计方案的数量描述。重力坝断面形状由坝高、坝顶宽度、上下游折坡点位置、上下游坝坡决定。对于一个给定的工程，一般来说坝高是已知的，坝顶宽度由交通或构造要求确定，下游折坡点位置由施工及构造要求确定。设上游坝坡由x1控制，下游坝坡由x2控制，上游折坡点由x3控制，故本文取重力坝断面形状x1、x2、x3为设计变量
本优化设计取重力坝单宽坝段，考虑的主要荷载为：自重、扬压力、水压力、泥沙压力。
目标函数
重力坝的造价主要取决于坝体混凝上的工程量，取单位坝段（以下计算同）研究，目标函数为断面面积，即
（2）
式中：A（x）为非溢流重力坝断面面积；H为重力坝坝高；B0为坝顶宽度；x1、x2、x3分别为上游坝坡、下游坝坡、上游折坡点控制参数。
约束条件
几何约束
（1）上游坝坡。按重力坝设计规范，本优化取上游坝坡范围0～0.5，即0≤x1≤0.5（H-x3）
（2）下游坝坡。按重力坝设计规范，本优化取下游坝坡范围为0.5～0.9，即0.5H≤x2≤0.9H
（3）上游折坡点位置。按重力坝设计规范，上游可以是直立面，也可以是倾斜面，故0≤x3≤H
性态约束
（1）应力约束条件。在重力坝设计中，一般来说，坝趾压应力小于允许值是很容易满足的，即使高坝也可通过加大混凝上标号来解决，而坝踵的应力要满足规范，按重力坝设计规范，考虑扬压力后的坝踵正应力σ坝踵（以产生压应力为正），折点C处正应力σC应满足：
（2）抗滑稳定约束条件。按重力坝设计规范，取抗剪断强度公式计算：
重力坝断面优化设计的数学模型
综上所述，重力坝断面优化设计的数学模型为：
求解方法
本优化设计与其他优化设计的对比
为了验证优化设计，现将其进行对比，其设计资料为：某重力坝非溢流断面，己知坝高110m，计算水位95m（设坝基面标高0m），下游水位5.0m，坝顶宽度7m，下游起坡点高程为100m；混凝上容重为24kN/m3；水容重为10kN/m3；泥沙高程30m，其浮容重为8kN/m3，淤沙的内摩擦角为20°；排水管幕处扬压力折减系数α取0.3，至坝踵距离为8m；坝基接触面抗剪摩擦系数为0.7，允许抗滑稳定安全系数。
从中可以得出，本文优化的结果更好，坝踵应力和坝址应力均比其他的小，同时断面面积也比2其他的小，可节约12.1%的工程量。通过对比，说明本文的优化设计更具有通用性。
结语
总之，优化设计结果表明所得到的断面面积的优化设计方案节约工程量12.1%，因此，本文所述的优化设计方法及软件具有较好的工程实用性，对今后类似工程的优化设计具有重要的参考价值。
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