随着海上风电平价时代的到来,大型化的单桩式风电基础结构成为当下风电场建设主流。黄海北部和渤海区域是我国适宜建设大型风电结构的地区之一,但是该区域的海洋工程结构在冬季会受到严重的海冰威胁。风电基础具有桩径宽大,高耸细长的结构特点,抗冰基本设计尚不清晰。本文以渤海近海单桩式风电基础为对象进行抗冰基本设计研究,为该区域的风能资源开发提供一定的技术支持。本文研究内容包括:1.大型单桩式风电基础结构力学特性研究。基于风电结构的几何特征和力学参数,明确其抗冰基本设计应当具备的条件。2.大型单桩式风电基础的简化建模方法研究。基于等效嵌固法对某大型单桩风电基础建立了有限元模型,并通过对比该结构的固有力学参数设计值,同时分析该模型的静力计算结果、稳态冰载荷作用下的瞬态响应结果验证了等效嵌固法建立的大型单桩风电基础模型的可靠性。同时基于ansys数值模拟,提出等效桩长与基础直径之间的数值关系。3.大型单桩风电基础的静冰力计算方法研究。通过调研现有规范中的静冰力计算方法,总结静冰力计算公式的一般形式。基于DEM离散元数值方法,针对不同工况下的海冰与大型单桩海上风电基础的慢冰速作用过程进行模拟,总结各工况下的冰力折减系数,并对其进行拟合,得到冰力折减系数的计算方法。同时,通过模型实验对离散元结果进行验证,结果表明该计算方法基本可靠。4.大型单桩风电基础在风-冰载荷联合作用下的响应特性研究。基于渤海海域的自然条件,对风与海冰进行分类并模拟载荷时程,结合某大型单桩风电基础有限元模型进行瞬态响应分析,讨论了机头位置处在各种情况下的加速度响应可能造成的安全问题。另外,讨论了不同风速条件下冰激稳态振动是否存在的问题,分析表明在大冰厚范围内结构可能在风、冰载荷共同作用下发生稳态振动。本文工作成果可为提供渤海海域大型单桩式风电场建设提供参考。