在狭窄河谷建造大坝，拱坝是一种既经济又安全的坝型。对于高坝，拱坝的优势更为明显。近年来尤其在我国，拱坝建设方兴未艾，开展拱坝的体形优化设计研究更具有现实意义。目前，用于拱坝体形优化的应力计算方法主要有拱梁分载法和有限元法。采用有限元法计算拱坝应力和变形，不但能够较好的考虑基础的不均匀性和地质构造的复杂性，还可以在计算中模拟各种复杂的孔口和材料分区，因此越来越多的应用于拱坝设计、施工等方面。然而，有限元法计算结果由于应力集中导致坝体与基岩交接处数值偏大，与实际情况不符。本论文的主要工作是利用大型有限元软件的参数化设计语言编制程序，建立拱坝有限元模型，施加自重、水压力等荷载，进行有限元求解；同时利用优化模块，对拱圈为统一二次曲线的拱坝体形进行优化。以统一二次曲线的几何特征参数和拱冠梁几何特征参数为设计变量，大坝体积为目标函数，考虑几何约束、应力约束和稳定条件等约束条件，在坝体应力和稳定满足规范规定的前提下，寻找经济而实用的体形。本文基于等效应力概念，推导了拱坝有限元等效应力计算公式，将有限元法求得的坝体与基岩交接面上的应力合成截面内力，然后求出对应的线性化应力，并以此应力作为应力约束条件，实现了以等效应力作为应力约束条件进行拱坝体形优化。基于有限元计算软件进行拱坝优化设计，其建模、加载，求解及优化计算等一系列工作都可以自动完成，求解效率高，过程简洁，智能化程度较高。等效应力在优化中的应用使其更具有实际应用价值。强大的后处理功能可以多种图表给出计算结果，对设计者全面了解坝体应力和位移提供了极大的方便。