导管架作为海洋平台的重要支撑结构,其可靠性是保证海洋油气平台人员安全和平台正常作业的前提。然而,处在复杂恶劣的海洋环境中的导管架,常常会因为各种原因而出现局部受损的情况。本文通过对国内外各种连接套筒结构特点和连接形式的研究,提出了一种内置楔块齿的灌浆套筒,以实现对局部大尺寸缺陷甚至是局部断裂的导管架进行连接修复。这种新型套筒的特点是它的连接承载能力是由内置楔块齿和注入灌浆料的膨胀箍紧力共同提供的。因此,相较于普通灌浆套筒,其承载力有很大的提高。本文首先对完整无缺陷的导管架在套筒连接加固前后的轴压临界屈曲应力进行了对比分析,研究了套筒连接对导管架的加固作用。然后对楔块齿夹紧式灌浆套筒的机械夹紧力和灌浆料的膨胀箍紧力分别进行了分析。接下来,分别对套筒的整体结构和楔块齿夹紧机构进行了设计。由于灌浆套筒在工作期间会受到海洋波浪力的作用,因此本文对安装在不同位置的灌浆套筒受到的波浪载荷分别进行了分析。最后,对楔块齿的夹紧机理、楔块齿的齿尖轮廓以及三角形轮廓齿尖的受力和变形进行了分析,并且通过对三角形齿尖的部分切除,优化了楔块齿上的载荷分布情况,使得套筒的机械承载力部分有所提高。为了进一步对楔块齿夹紧式灌浆套筒的连接加固性能进行研究,本文首先对套筒连接加固前后的无缺陷导管架试件分别进行了轴向加载实验,并对导管架的变形进行了对比分析。然后对套筒连接加固前后的40mm大直径缺陷导管架分别进行了轴向加载实验和径向加载实验。通过对实验数据的对比分析发现套筒连接对完整导管架和大直径缺陷导管架都有很好的加固修复效果,同时,通过套筒连接加固还可以极大的减小导管架局部缺陷对横向载荷的敏感程度,有利于受损导管架抵抗横向波浪载荷的作用。最后通过对套筒连接的两截断开的导管架试件进行轴向加载实验,得出了楔块齿与导管架外壁之间的当量摩擦系数,并求出了楔块齿斜面能够自锁的最大倾角。