灌浆连接段将风机塔筒与下部基桩连成整体在风机基础中起到过渡连接作用,而这里又往往是整个基础结构的关键与薄弱环节,可以说灌浆连接段的可靠性直接关系到风机基础整体的安全可靠性。在船舶碰撞和地震动作用下海上桩式风机基础灌浆连接段的损伤机理与安全可靠性问题至今少有研究。因此开展灌浆连接段船舶碰撞破坏机理研究、地震作用下的受力及易损性分析、以及可靠度研究,对提高风机基础结构的安全与可靠性具有十分重要的理论意义和工程应用价值。本文以单桩5 MW海上风机基础灌浆连接段为分析对象,研究灌浆连接段船舶碰撞响应、抗震及可靠度等相关安全可靠性问题。主要工作内容如下:(1)对于海上桩式风机基础灌浆连接段位于水面附近受到船舶碰撞损伤问题,至今国内外少有研究。本文基于LS-DYNA显式有限元分析软件,建立了包括基桩、灌浆连接段复合管结构、上部塔筒和船舶的船舶碰撞风机精细有限元模型。结合已有文献对船舶模型、灌浆材料模型及灌浆连接段复合管结构模型的有效性进行校核验证。考虑桩-土相互作用边界条件和材料的非线性本构,对船舶碰撞灌浆连接段的结构响应及破坏机理进行研究。发现船舶碰撞灌浆连接段容易导致灌浆层压碎和拉裂破坏,严重威胁风机基础结构的安全。灌浆连接段的碰撞破坏受到碰撞船舶的属性、碰撞速度以及连接段结构设计的影响显著。(2)针对风机结构可能遭遇地震作用问题,研究地震动作用下灌浆连接段受力及易损性。采用OpenSees建立单桩风机结构整体有限元模型,选取最不利设计地震动输入,对风机地震动响应进行计算,研究灌浆连接段受力特征。基于结构性能定义了灌浆连接段四个极限破坏状态。选取近场地震动和远场地震动,对灌浆连接段进行地震易损性研究。考虑风和波浪的不确定性,提出采用拉丁超立方抽样(Latin Hypercube Sampling,LHS)方法对风和波浪的不确定性进行传递的灌浆连接段地震、风和波浪耦合作用易损性分析方法。研究得出不同地震工况下灌浆连接段受力变化及地震损伤超越概率特征。发现灌浆连接段地震动受力特征受到结构阻尼、地震动方向及风和波浪耦合作用影响较大。考虑风和波浪的不确定性时,灌浆连接段地震损伤的超越概率较之IEC 61400-1规范推荐的选取风和波浪的平均值与地震耦合耦合计算的结果小。(3)对于灌浆连接段的可靠度分析方法,为了克服灌浆连接段可靠度分析有限元计算工作量大的问题,本文采用支持向量机模型对灌浆连接段可靠度进行研究。针对支持向量机模型(Gauss-vSVR)参数选取困难问题,采用基于logistic混沌映射(logistic chaotic map)和云模型(Cloud model)改进的遗传算法(Chaos cloud genetic algorithm,CCGA)对Gauss-vSVR模型参数进行优选,得到CCGA-Gauss-vSVR模型。采用CCGA-Gauss-vSVR算法对极限状态函数或结构响应面进行逼近,构建了基于CCGA-Gauss-vSVR可靠度的分析模型。对灌浆连接段的灌浆层拉裂破坏和结构疲劳的可靠度进行分析,发现结构疲劳损伤可靠度低于局部拉裂破坏可靠度。