近海风电主要采用单桩或多桩基础,在桩基础与风机塔筒之间采用灌浆套管进行连接。大直径灌浆套管是海上风电支撑结构的关键节点,其承载力和变形控制要求严格,非常有必要开展风电大直径灌浆套管的承载力性状研究。本文研究内容与结果如下:(1)高强灌浆体本构模型研究。开展了高强灌浆体的单轴受压和低周循环受压试验,测试了高强灌浆体的极限抗压强度、循环加载的应力-应变曲线以及循环残余变形等,分析得到高强灌浆体的循环受压损伤特性,为确定灌浆体的脆性断裂本构和损伤塑性本构提供参数。(2)带剪力键钢板-灌浆体抗剪承载力研究。开展了不同初始正应力和不同剪力键高距比情况下剪切试验,探索初始正应力、剪力键参数对抗剪强度的影响,分析灌浆体裂纹的扩展过程。采用脆性开裂模型对带剪力键钢板-灌浆体受剪破坏过程进行了数值模拟,得到的剪力-滑移曲线和灌浆体裂缝发展与试验一致。(3)轴向荷载下圆形灌浆套管承载力研究。开展不同直径、不同剪力键高距比的灌浆套管轴压试验,研究直径和剪力键高距比对灌浆套管轴向承载力的影响,分析灌浆套管的承载机制和灌浆体的破坏形态。采用脆性断裂本构模型模拟灌浆体,建立灌浆套管的轴对称有限元模型,所得到的剪力-位移曲线、灌浆体裂缝形态、破坏模式等与试验吻合。基于径向刚度相等原理,提出用带剪力键钢板-灌浆体试验来预测大直径灌浆套管的剪应力,并建立了灌浆套管剪应力与套管径向刚度之间的回归方程。(4)轴向荷载下锥形灌浆套管承载力研究。通过开展锥形灌浆套管轴压试验,掌握其承载力-位移变化特征。采用弹塑性本构模拟钢管,脆性断裂本构模拟灌浆体,建立锥形灌浆套管的三维有限元模型,模拟锥形灌浆套管的承载特性和灌浆体开裂发展过程。依据锥形灌浆套管的试验和有限元结果,分析锥形灌浆套管承载机制和灌浆体裂纹扩展形态,改进锥形灌浆套管承载力计算方法。