海洋基桩的水下安装是海洋石油平台和海上风机发电机组安装的关键技术之一。由于海洋基桩直径大、长度长、重量大的特点,增大了海洋基桩的安装难度。海洋基桩翻转夹具通过夹紧海洋基桩,将海洋基桩从水平位置翻转到竖直位置,有效地降低了安装难度,并提高了安装效率,便于后续打桩等操作,对海洋基桩的安装作业具有重要意义。课题来源于国家自然科学基金项目“海洋基桩大型夹吊具夹持承载机理分析及试验研究”。课题研究目的是以海洋基桩翻转夹具为对象,研究其在翻转海洋基桩过程中的夹持承载机理,为装置优化及项目实践提供理论依据。本文对海洋基桩翻转夹具相关技术的国内外研究现状进行分析,并根据海洋基桩翻转夹具功能需要及设计要求,设计海洋基桩翻转夹具工作流程,提出海洋基桩翻转夹具总体方案,完成海洋基桩翻转夹具的虚拟样机设计、液压系统设计和控制系统设计。为确保海洋基桩稳定性,采用弹性薄壳理论研究海洋基桩被夹持处的局部变形,并对夹持力作用下海洋基桩径向截面内力分布情况进行研究,确定海洋基桩翻转夹具的临界夹持力。通过仿真研究海洋基桩被夹持处变形及应力的影响因素,确定合理的夹持方式,减小海洋基桩被夹持处的变形及应力。在海洋基桩翻转夹具夹持过程中,嵌块齿嵌入海洋基桩增大摩擦力并承载海洋基桩重力,采用弹塑性力学理论对嵌块齿嵌入海洋基桩机理、嵌块齿间海洋基桩重力分布和嵌块齿受力应力分布情况进行理论分析。通过仿真研究嵌块齿嵌入性能的影响因素、嵌块齿承载情况和应力分布情况。最后,通过简化试验验证嵌入深度与施加载荷、齿型角间的关系,并对直线式与圆环式嵌块齿嵌入性能进行对比。为验证海洋基桩翻转夹具各液压回路可靠性,基于AMESim软件对夹爪开合液压缸锁紧回路、夹紧液压缸同步回路和翻转双缸同步控制回路的性能进行仿真分析。此外,利用LabVIEW软件对控制系统操作软件进行设计,实现对海洋基桩翻转夹具简单直观地控制与监测。