水工结构的研究已经不局限于内陆水体中的工程结构,随着海上风电、海上石油开发等多种海洋工程的快速发展,水工结构工程已经在向着更广阔的海上工程延伸。现今的海上风电发展迅速,规模日益加大,发电机组总成本的20%~30%要用于支撑部分;另外海上工程还会受到海洋环境下多种复杂荷载的作用,而风电机组的支撑部分对于保障整个工程的完全稳定性非常重要。而在多种支撑结构当中,导管架式支撑结构具有更强的稳定性,以及更广泛的应用性,因此本文主要研究海上风电机组的导管架式支撑结构。首先简要介绍了海上风电机组的整体结构,阐述了四种常见的海上风电基础结构的类型以及优缺点对比。并且研究分析了国内外对导管架支撑结构的研究现状。针对目前研究现状的一些局限性确定本文的主要研究方向。接下来文章介绍了海上风电机组支撑结构所受的环境荷载,包括风机风荷载、塔筒风荷载、波浪荷载、海流力等荷载的相关理论以及计算公式;然后考虑到结构所处的50m水深处,桩土之间的非线性相互作用,详细阐述了P-Y曲线法,及其计算结果在ANSYS中的应用。然后基于国际规范对海上风电机组导管架支撑结构进行尺寸设计和结构布置,并借助ANSYS有限元软件及编写的程序,建立结构的有限元模型。对所建立的模型施加不同工况下的荷载,并进行静力分析、模态分析以及稳定性分析来验算分析结果的可靠性。最后以导管架的主要部件尺寸为变量,研究结构一阶频率的相应变化,描绘趋势线,得出的结论可用于针对结构自振频率的尺寸修改;研究各部件尺寸变化相同时,一阶频率变化率的大小,从而确定各部件的参数敏感度,结果显示桩体直径对结构模态分析结果影响最为显著,泥面横撑敏感性最弱,高敏感性结构有利于加强结构刚度,低敏感性结构可考虑进行优化结构尺寸,有利于节约成本。本文研究5MW海上风电机组的导管架基础结构,并考虑50m的工作水深,研究了桩土间的非线性关系,面对我国未来发展大功率、深海域的海上风电的大趋势有一定的参考意义。