与传统能源相比,海上风能自身优越性较高,对控制环境污染和改善能源结构具有重要意义。海上导管架式风机因结构刚度大,风、浪、流等周期荷载对其影响较低,对自然荷载的承载能力高于大直径单桩基础,且适合安装在深水区,对海底地质要求较低,故其将会在海上风电场受到广泛应用。本文利用自行研制的室内大尺度桩-土相互作用试验系统,对导管架式风机模型的沉桩、水平静载及循环动力响应进行讨论,并结合桩-土界面循环剪切试验对桩身侧摩阻力的循环弱化机制进行研究,系统揭示了海上导管架式风机群桩基础的受荷特性。本文主要结论如下:(1)室内多桩基础沉桩试验研究发现,闭口管桩沉桩阻力随沉桩深度增加逐渐增大,且桩体侧摩阻力开始发挥作用,所占比例逐渐增加;桩端阻力随沉桩深度增加存在临界深度,约为11D;多桩基础桩间距不变时,相同的沉桩深度下,后沉桩的沉桩阻力明显大于先沉桩。(2)室内导管架式风机模型水平静载试验研究发现,桩基为开口管桩、闭口管桩时水平极限承载力分别为360 N、380 N;前、后排桩桩身弯矩最大值点位于泥面以下不同位置,前排桩桩身弯矩在最大弯矩点以上大于后排桩,且后排桩浅层土体桩周土反力小于前排桩。(3)室内导管架式风机模型循环加载试验研究发现,随循环次数增加,塔顶水平位移极值逐渐增大;桩身侧摩阻力整体呈现下降趋势,前排桩变化幅度大于后排桩,均在10000次循环后趋于稳定状态。循环后地基承载力均呈现降低趋势,降低幅度与荷载频率、循环荷载比及桩端形式密切相关,荷载频率及循环荷载比越大,降低幅度越大;开口管桩降低幅度要大于闭口管桩。(4)室内导管架式风机模型循环动力响应分析发现,当循环荷载比及荷载频率较小时,结构自振频率随循环次数增加整体呈现增大趋势;当循环荷载比及荷载频率较大时,结构自振频率有明显下降趋势,经一定循环次数后自振频率在固定范围内上下波动;系统阻尼比随循环次数的增加,整体表现为大幅度下降趋势,最大下降幅度出现在开口管桩模型试验中,可产生70%的降幅。(5)室内循环剪切试验研究发现,界面剪应力与水平位移曲线呈“闭回环”状,界面剪应力的弱化主要发生在前10次循环;由无量纲弱化因子的变化趋势可知,桩身侧摩阻力随循环次数增加逐渐衰减,且桩身位移越大,衰减幅度越大;桩周土侧向压力越大,衰减幅度亦越大。