大力发展海上风电是实现我国“双碳”目标的必然途径。对于海上风机而言,嵌入海床的基础是所有外部环境荷载的最终承担者,直接决定了服役期内风机的安全性和稳定性。目前,海上风电建设向着“大型化”、“深水化”方向发展,导管架基础因刚度大、波流荷载小等优势而成为50～100m水深范围内最适合的深远海风机基础型式。在海上风机基础设计过程中,往往受两点核心因素控制:一是自振频率,它必须位于狭窄的安全频率带范围内,以防整机共振疲劳;二是累积变形,要保证在风机25年服役期内,风机基础顶累积转角不超过0.25°。然而,我国东南近海已建、在建的大部分风电场都位于台风频发海域。在台风、巨浪等极端荷载威胁下,如何保障台风海域海上风机结构稳定运行与安全是风机基础设计面临的严峻挑战。在过去的几十年中,国内外众多学者围绕海上风机导管架基础循环受荷性状与分析方法开展了大量研究,但仍存在不少关键问题亟待解决。海上风机结构为变形敏感的高耸结构,桩-土界面对其变形控制发挥重要作用。因此,现存主要问题总结如下:在桩-土界面剪切特性方面,缺乏对桩基安装大位移贯入-服役循环受荷连续过程的界面剪切特性研究,关于桩-土界面大位移剪切距离、剪切路径对强度循环弱化特性的影响规律尚不清楚;在桩-土界面循环弱化特性表征方面,现有循环t-z模型中有些参数难以标定;在海上风机群桩导管架基础方面,尚未见到精细化考虑桩-土相互作用循环弱化,同时耦合上部风机结构响应的分析模型,也没有适用于大次数循环荷载作用的快速分析模型;在海上风机群桶导管架基础方面,吸力桶竖向循环受荷分析模型基本都为本构复杂、参数众多的有限元模型,缺少适用于工程设计的群桶导管架基础循环受荷简化评估方法。本文针对以上关键问题,综合理论分析、单元试验、数值模拟等技术手段,开展了系统而深入的研究。具体的研究内容与创新点归纳如下:1.系统开展了桩-土界面剪切试验,包括等刚度循环剪切试验、考虑前期大位移剪切距离和剪切路径的循环剪切试验。研究揭示了界面强度的循环弱化规律和内在机制,并揭示了土体颗粒类型、前期大位移剪切距离和剪切路径等因素对后续界面循环弱化特性的影响。基于边界面模型理论框架,提出了一种循环弱化t-z模型,并通过试验验证。该模型能够有效考虑循环剪切作用下界面强度和刚度退化、累积变形发展等现象,共含有7个参数且均可通过室内界面循环剪切试验进行标定。2.建立了海上风机群桩导管架基础循环受荷分析方法。基于所构建的循环弱化t-z模型,通过有限元软件二次开发,实现了极端循环荷载下海上风机群桩导管架基础动力时程响应分析;基于大次数界面循环剪切试验数据构建了简化界面强度衰减公式,并构建了两种简化循环t-z模型与相应计算方法,可实现大次数循环荷载下导管架基础海上风机自振频率和累积变形的快速评估。构建的方法通过桩基现场试验和导管架基础离心模型试验进行验证。同时,开展了一系列数值模拟计算,分析了台风极端循环荷载下导管架基础海上风机自振频率、累积变形、荷载分担比、结构热点应力分布的演化规律。本文构建的海上风机群桩导管架基础循环受荷分析方法可为风机基础选型和尺寸确定提供技术支撑。3.构建了吸力桶循环受荷弹簧-阻尼器模型,并建立了海上风机群桶导管架基础循环受荷分析方法。首先,引入了具有循环弱化效应的弹塑性t-z、Q-z弹簧,实现了在竖向循环荷载作用下单个吸力桶累积变形、负压累积和刚度衰减等特性的有效模拟。在此基础上,构建了海上风机群桶导管架基础循环受荷分析方法,实现了极端荷载作用过程中风机动力时程响应预测。本文构建的海上风机群桶导管架基础循环受荷分析方法通过离心模型试验进行验证,可为目前工程中群桶导管架基础抗台风初步设计提供有益参考。