随着风电技术的快速发展,海上风电已成为世界可再生能源发展的关注点。海上风电机组平台是由油气工业中的深海石油平台形式发展而来。基础在工作中,不仅受到上部平台结构巨大自重及其设备所引起的竖向荷载的长期作用,而且一般往往遭受波浪与地震等所引起的水平荷载、力矩荷载的共同作用。海上风电机组的基础与之相比:竖向荷载所占比例小,水平荷载和倾覆力矩所占比例大。由于近海风电场从问世至今仅有17年的时间,对其基础形式,还没有足够的数据及形成成熟的技术经验,国外对其在多种荷载分量共同作用的复合加载模式下海上风机桩基础承载力特性的研究还缺乏足够的认识,迄今为止也没有统一的认识与成熟的设计理念,还处于半经验半理论的不成熟阶段,设计理论远远落后于工程实践,因此必须开展深入而系统的理论分析与数值计算。本文围绕拟建的杭州湾近海风电场,利用大型通用有限元软件,对海上风机单桩及多桩基础在单调及复合荷载作用下的承载特性进行了三维有限元数值模拟分析,论文的主要研究工作包括下列方面:1.基于大型通用优先于分析软件ABAQUS平台,建立了单调加载条件下海上风机单桩基础的有限元计算模型。采用位移控制方法,通过系统的有限元数值计算,研究了不同荷载分量单独作用下的海上风机单桩基础的极限承载特性。通过变动参数的对比计算,探讨了桩径、桩周土体模量及桩端土体模量对单桩极限承载力的影响。计算表明,增大桩径可以有效的提高单桩的承载能力;随着桩周土体弹性模量的增大,单桩的竖向承载能力有一定程度的提高,但提高幅度很小,桩土体系经弹性阶段后,桩侧土体弹性模量变化对沉降基本没有影响,这说明桩周土体的模量对桩的竖向极限承载能力影响较小;随着桩周土体模量的增加,桩的水平承载能力明显增大;提高桩端土体的模量可明显提高桩的竖向承载能力,但对水平承载能力基本没有影响。2.数值实现固定位移比法及荷载-位移控制方法以搜寻海上风机单桩基础的极限承载力包络面,以此来探讨复合加载模式下海上风机单桩基础的承载特性。通过有限元数值计算表明,在不同桩径情况下,海上风机单桩基础的极限承载力包络面形状基本不变,但其大小发生变化。不同力矩荷载作用下,在荷载空间内地基极限承载力包络图形状相似;随着力矩荷载分量的增大,在V-H荷载空间内地基极限承载力包络图的大小逐渐缩小。当M=1.0M_ult时,地基极限承载力包络图缩小为一点。3.通过研究海上风机三桩及四桩基础结构在单调荷载及复合荷载作用下的承载力特性,探讨了荷载作用方向、单桩桩径及桩间距对海上风机多桩基础极限承载力的影响。根据拟建杭州湾海上风电场提供的工程资料,通过已上分析获得的海上风机基础承载力特性,分析并确定在已有工程荷载作用下的海上风机基础形式、桩长、桩径及多桩基础的桩间距。进一步,针对确定的海上风机基础,研究了其在地震作用下的反应。