桶形基础是近年来正在开发的一种新型海洋平台基础,由带有裙板的重力式基础发展而来,具有片筏基础和桩基础的共同特点。本文通过进行桶形基础的大规模试验,分析了桶形基础内外土压力的变化情况以及水平荷载下桶基的变位,提出了在软粘土中桶形基础受载荷时的失效模式。基于塑性极限分析理论,建立了桶形基础的上限法塑性极限分析模型,可以有效地得到桶形基础所能承受的横向极限荷载。其次,根据改进的Drucker—Prager弹塑性本构模型,在ANSYS中进行二次开发,利用薄层单元来模拟土—结构的相互作用,建立了桶形基础三维弹塑性有限元分析模型,并利用模型计算分析了桶形基础的几何尺寸对其承载力的影响。最后,对桶形基础进行了优化设计,为简化优化设计中结构分析的工作量进一步提出了横向荷载作用下桶形基础结构的非线性弹簧元数值分析模型,采用随机移走法可以有效地求得特定海洋环境横向荷载作用下桶形基础结构的最优几何尺寸,使结构用钢量大大节省,结构强度充分利用,结构的受力条件也得到明显改善。