随着经济的发展，能源需求的增加，油气资源的勘探与开发已转向资源丰富的海洋。自升式海洋平台因作业稳定性好、定位能力强等优点，在我国海洋油气开发中占居重要地位。固桩架作为传递平台桩腿与船体间载荷的大型结构，在海洋平台服役过程中，尤其在风暴自存工况下，承受着高达上千吨的载荷，其性能优劣直接影响平台整体的安全和使用效果。　　本文以美国SuperMⅡ桁架腿自升式平台固桩架为研究对象，根据其结构特征、作业环境及本文研究目的，探讨了论文研究过程中需要用到的有限元分析理论、环境载荷理论及结构优化理论，为固桩架结构分析及优化研究提供了必要依据。　　根据桁架腿自升式平台的作业环境及特点，分析了其拖航、插桩、预压、正常作业及风暴自存等工况特点；研究了固桩架在上述工况下的承载方式，即由风浪流引起的水平载荷和由平台自重、可变载荷、风倾力矩引起的垂直载荷，并选择预压和风暴自存两种危险工况进行详细载荷计算。　　基于齿轮齿条啮合原理，分析桩腿与固桩架间载荷的传递机理，提出用等效载荷模拟桩腿对固桩架作用的数值模型简化方法，并采用该方法建立固桩架整体有限元模型，对固桩架在预压和风暴自存工况下的力学特性进行分析，验证了其具有足够的刚度和强度，满足安全使用条件。　　基于先进的结构优化技术Altair Optistruct，选定固桩架最危险工况——风暴自存工况依次建立横向筋板形状优化及固桩架整体尺寸优化模型，求解计算，最终获得了重量减轻、方案最佳、安全可靠的固桩架结构，为提高该结构乃至同类结构的设计水平提供了一定的参考和借鉴。