悬臂梁作为自升式平台关键设备,国内外学者对其已经进行了大量研究,但多限于对悬臂梁关键部位进行强度校核或者单纯考虑正应力来进行载荷图谱编制工作,而对悬臂梁尺度和截面参数与承载能力的关系研究较少,因此有必要对这一问题进行深入研究和研讨。本文从影响主尺度的因素出发,制定了悬臂梁主尺度的确定方法,并分别以强度和刚度作为失效指标,对该方法进行了优化;比较了不同截面形式对强度和刚度的影响,最终选择箱型梁作为悬臂梁的纵向单梁;通过钢结构设计理论确定了悬臂梁的腹板和翼缘的尺寸参数,并得到在给定截面积的情况下,快速确定工字梁尺寸参数的公式,求解了箱型梁横向支撑肋的最佳添加方案,并通过数值代入法和有限元仿真方法对结果进行了验证。其次,对悬臂梁不同位置处的最大应力进行了求解,得出了位置、风向、可变载荷三者共同作用下的强度计算表达式,导出了对强度影响最大和最小的风载入射角,探讨了风载对强度的影响,并通过钢结构稳定设计方法求解得到悬臂梁临界屈曲载荷,且运用整体稳定性公式和ANSYS非线性分析模块对悬臂梁整体稳定性进行了校核。对悬臂梁进行了模态参数识别,读取了前五阶频率和对应振型,分析比较了影响低阶频率的因素,并提出合理减振措施。计算得到悬臂梁作业范围内(72口井位)的最大应力,将其同ANSYS软件仿真得到的结果作比较,应力发展趋势一致,通过多元线性回归方法对有限元法得到的应力结果和应变结果进行数值拟合,分别得到了强度和刚度关于位置的拟合曲线和关系表达式,最后通过正交设计的思想对影响应力的各参数进行了敏感度分析,得到了显著性因素,为悬臂梁的进一步设计提供了指导。