我国作为陆地大国,同时也是海洋大国,具有广泛的海洋战略利益。深层次经略海洋、建设海洋强国和发展海洋新能源是新时代的必然且迫切要求。海上风电资源具有稳定性好、占地少、靠近东部沿海地区等优点。它不仅可以充分利用海洋资源,还可以加快我国发展绿色能源的步伐。筒型基础结构具有性能优越、可靠性高、工期短等特点,为海上风电高效、低成本、规模化建造提供了一个崭新的思路。目前,如何反映海上风电筒型基础结构动态特性与长期性能变化,如何准确预测复杂海洋循环荷载作用下结构疲劳寿命与如何有效减振极端情况海上风电结构振动,这些问题是工程难点和技术要点。因此,本文通过原型观测、室内试验、理论推导和数值模拟等方面针对以上关键问题开展研究,取得相应研究成果如下:(1)基于原型观测资料,分析海上风电筒型基础结构在不同运行状态下的振动特性及筒型基础-土体相互作用等效研究。首先统计响水风电场海上风电结构振动测试数据,统计了不同工况下海上风电结构振动特性;然后基于原型观测数据,创新地提出一种基于粒子群优化算法(PSO)的MATLAB和ABAQUS联合仿真方法,针筒型基础复杂层状地基参数进行优化反演研究,得出复杂层状地基弹性模量与压缩模量转换系数在[5.6,6.0]区间内;最后基于大量有限元仿真,采用类比和回归分析方法建立了筒型基础地基等效刚度经验公式。(2)基于室内筒型基础模型试验,开展了筒型基础长期循环作用行为变化研究。试验在室内1g条件下进行,筒型基础模型置于饱和砂土中受到循环荷载作用,探究了不同荷载条件对筒型基础结构长期行为变化,建立神经网络回归分析方法进行影响因素分析,随着循环荷载作用筒内土体密实,自振频率增加约20%~40%;然后,采用蒙特卡洛法建立土体刚度随机分布场,探究筒型基础模型长期循环荷载下地基刚度退化的影响。(3)开展海上风电筒型基础结构振动疲劳与疲劳裂纹扩展研究。首先统计资料构建风浪联合概率分布;然后,详细分析风机、塔筒空气动力荷载和基础结构水动力荷载,构建海上风电结构耦合动力分析体系;之后,基于时频域计算方法对三种筒型基础结构局部位置进行疲劳损伤分析和寿命分析。构建FAST与ABAQUS联合模拟方法,根据统计热点应力分布情况预测连接处疲劳裂纹情况。(4)基于理论推导与数值模拟方法,开展海上风电筒型基础结构被动减振控制研究。总结了被动控制阻尼器,如传统调谐质量阻尼器(TMD)、多调谐质量阻尼器(MTMD)和新型电涡流阻尼器(ECD)减振控制原理;基于随机过程求解方法-路径积分法和改进蒙特卡洛法,分析了等效海上风电筒型基础结构-TMD随机动力响应;基于室内模型试验,验证了ECD阻尼影响因素与减振效果;最后,通过构建响水海上风电筒型基础有限元模型,探究了被动阻尼器在海上风电筒型基础结构极端工况的减振效果,减振幅度达13.4%~38.8%,同时提升抗疲劳性能达36%~51%。