钢筋混凝土矩形渡槽是我国渡槽建设常用的结构形式之一，但是，随着渡槽结构规模的增大，渡槽纵、横向各承载构件之间受力的复杂性将随之增加，需要研究认识其中的变化规律，使各构件充分发挥其自身的受力特性，达到结构安全、经济、合理的设计目标。 结构优化设计作为一种寻找最优设计方案的技术，一直是结构设计理论和方法研究领域中的热门课题。通过结构优化设计才能使结构各部分材料受力分布达到合理的状态，从而使结构设计达到经济与安全的要求。因此结构优化设计是结构设计的新发展、新成就，具有重要的工程意义、广阔的发展前景。 本文结合“广东省东江——深圳供水改造工程”，对优化设计理论、优化方法以及优化后渡槽结构的受力和模态展开一系列的研究，研究内容主要有以下几点：1.本文首次运用MATLAB7.0平台上的遗传算法工具箱，结合MATLAB语言简单和直接的特点，对渡槽结构用MATLAB语言编制了优化程序，运用该程序可以解决矩形渡槽(带拉杆和不带拉杆)的优化问题。 2.针对工程优化中的多变量、复杂非线性约束条件问题，借用惩罚函数的思想，利用MATLAB7.0平台上的遗传算法工具箱，将传统优化方法中的惩罚函数思想与遗传算法相结合，提出了一种应用于MATLAB7.0中GA工具箱中的惩罚函数法。 3.建立了大型矩形渡槽结构优化的结构分析模型和优化设计的数学模型，并利用MATLAB7.0中的遗传算法工具箱对其进行优化，在满足结构的承载力和刚度的前提下，优化后渡槽结构尺寸大为降低，配筋率满足最小配筋率要求，说明结构优化设计具有显著的经济效益和社会效益。 4.将得出的优化结果与前期的利用混合离散变量法得出的优化结果进行对比分析，从优化的结果来看与采用传统优化算法得出的结果相差不大，说明单纯的采用基于MATLAB的遗传算法也有它的不足之处，因此，为了进一步改善其收敛速度和解的品质，采用混合算法是我们今后努力的方向。 5.对优化后的渡槽槽身，用ANSYS软件进行建模、求解与受力分析，结果表明优化后的渡槽槽身在常规荷载作用下，满足强度和刚度要求，结构受力性能良好。 6.利用ANSYS软件对优化后的渡槽槽身结构进行模态分析，简要列出槽身的前十阶频率与振型图形，进一步验证了优化结果的合理性与正确性，并对渡槽结构地震反应计算和抗震设计提供了基础。 7.利用大量考题对本文提出的基于MATLAB7.0中GA工具箱的惩罚函数法进行考核，并与其他算法得出的结果进行比较，验证该方法的适用性，表明遗传算法程序搜索到的解一般优于直接搜索算法。 本文的研究对渡槽结构的优化设计及其动、静力研究具有一定的参考价值。