随着我国筑坝技术的不断提高,200m级以上的大坝工和呈现相继建成,汇水建筑物孔口尺寸也随之增大,因此弧形的闸门的使用成为保证水利枢纽正常运行的一个最佳选择。弧形的闸门具有轻巧、受力合理、启闭方便、流态良好等诸多优点,但弧形钢闸门是一个受力很复杂的空间体系,面板的厚度、主梁的主要设计参数及主框架的的布置等因素都会对其工作性能产生影响,用传统的平面体系设计汉计算弧门结构较为粗略,因此将平面体系设计法与空间体系设计法相结合来研究弧形钢闸门的主要受力构件(面板、主梁及支臂)是有必要的。本文基于构件协同工作,在整体稳定性满足要求的条件下,采用三维数值模拟的方法,从弧形钢闸门面板弹塑性调整系数的选取、主梁设计参数对其自身组成构件的影响、主梁的最优梁高及主框架结构的布置等文面进行计算分析,为现行钢闸门设计规范的修订提供参考。主要的研究内容及成果包括:(1)对比规范和相关文献给出的弹塑性调整系数选取方法的异同,然后对相关文献给出的选取方法做出了改进,计算分析不同的弹塑性调整系数对构件强度的影响,结果表明:改变弹塑性调整系数对面板、次梁的影响较大,对主梁的影响很小。在选取弹塑性调整系数时,考虑区格长短边比值和梁整体弯曲应力的共同影响是有必要的的。本文所得弹塑性调整系数与和关文献所得的误差绝对值最大不超过3%,运算简捷方便。(2)运用全局敏感性分析法,研究了翼缘宽厚比、腹板问距、腹板高厚比等设计参数对弧门主梁各构件强度的影响。结果表明:对主梁上翼缘应力影响最大的参数是翼缘宽厚比,呈负相关影响;对主梁下翼缘应力影响最大的参数是腹板间距,呈正相关影响:对主梁腹板强度影响最大的参数是腹板高厚比,呈负相关影响。(3)通过假定无量纲表达式,对双悬臂式主梁梁高进行了研究。结果表明:对于钢闸门这类复杂结构,考虑主梁与其它构件的空间协同工作是有必要的,且在最小梁高与经济梁高之间存在一个最优梁高,该梁高与经济梁高的比值约为0.868,该梁高可使主梁构件的应力达到最小。(4)运用等水压力原理和控制主梁悬臂长度,对三支臂主框架的主梁和支臂的位置布置进行了研究。结果表明:当区格采用同层布置且支臂与主横梁相连时,支臂宜布置在距主横梁端部0.208倍的梁总跨处。对于主横梁位置布置可采用等水压力原理,将中主横梁布置在总水压力作用线上,上主横梁宜布置在距中主横梁约0.296倍的面板弧长处,下主横梁宜布置在距中主横梁约0.222倍的面板弧长处。(5)通过屈曲分析法,对支臂弦杆和腹杆的布置进行了研究。结果表明:在支臂三主梁之间设置弦杆及腹杆可提高支臂的抗屈曲能力,增加支臂整体稳定性。当增加弦杆数量时,支臂失稳临界载荷增大,但过多的弦杆会增加支臂自重。因此在实际选取中,综合考虑经济、强度、刚度选取。当继续布置腹杆时,可进一步提高支臂的临界屈曲载荷,腹杆形状宜布置为与弦杆成三角形且其中一个角朝向与所受水压力方向相同。