浮式防波堤具有移动方便、造价低、对环境影响小、适应性强和可缓解土地资源紧张等特点,但在消波过程中需要承受较大波浪荷载的作用,结构的安全性保障是一个亟待解决的问题。而且相较于目前浮式平台常用的钢材料,钢筋混凝土结构具有成本低和耐腐蚀等优点。因此,研究钢筋混凝土材料的浮式防波堤结构强度并对其结构进行加强改进设计,对后续浮式防波堤的实际建造和应用具有重要作用。本文基于钢筋混凝土材料的典型本构关系和有限元理论,对经典试验梁进行数值模拟并与相应试验结果进行对比研究,验证仿真方法模拟钢筋混凝土材料的可行性;以钢筋混凝土材料的双浮筒型浮式防波堤为研究对象,提出了浮式防波堤主体模块初步构型设计方案,并以此为基础研究了各构件的材料等效及失效判定,进而对浮式防波堤在典型波浪工况下的极限破坏形式进行研究;基于波浪载荷的计算理论和设计波分析方法,对浮式防波堤在危险波浪状态下的强度进行分析,得到结构整体应力分布规律及危险高应力区域;针对高应力区域提出加强改进措施,最终形成一套能够满足强度要求的钢筋混凝土浮式防波堤构型设计方案。主要研究内容如下:(1)钢筋混凝土结构的仿真方法验证及浮式防波堤结构强度分析理论研究。研究钢筋混凝土材料的本构关系理论,应用数值方法对经典Bresler-Scordelis试验梁进行研究,将数值模拟结果与相应试验结果进行对比,从而验证分离式模型模拟钢筋混凝土材料的可靠性;对波浪载荷计算理论和浮式防波堤强度分析方法进行研究,进而给出浮式防波堤结构强度分析和改进设计的流程;(2)钢筋混凝土浮式防波堤初步构型设计及失效形式研究。结合浮式防波堤特性以及课题前期试验成果,提出基于钢筋混凝土材料的双浮筒型浮式防波堤初步构型设计方案,结合截面分析理论编程得到浮式防波堤各构件的等效应力-应变曲线;分别建立钢筋混凝土浮筒等效材料模型与分离式模型,对其进行数值模拟及对比研究,验证等效材料的可靠性,进而根据结构作业海域环境条件得到等效材料的失效判定依据;基于静强度分析方法对浮式防波堤在典型波浪工况的破坏形式进行研究,这为钢筋混凝土浮式防波堤的强度分析奠定基础;(3)钢筋混凝土浮式防波堤结构强度研究。首先根据有条件的建模方法(CMA)和一次逆可靠度方法(IFORM)编程得到极限波高下的百年一遇设计海况;其次,对波浪载荷进行短期预报得到受力剖面处的单位波浪力和短期预报结果,确定了最危险浪向和周期等设计波参数;在此基础上,对浮式防波堤在规则波中的静水及波浪载荷进行计算,并将外载荷施加到结构模型中,根据相应的组合系数进行工况组合,分析钢筋混凝土浮式防波堤结构强度,得到结构整体应力分布规律并确定了承载能力较差的高应力区域;(4)钢筋混凝土浮式防波堤加强措施研究。首先针对初步方案中承载能力较差的高应力区域,提出构件加强方案并进行计算及对比分析,得到能够满足强度要求的较优构件形式;其次,考虑浮式防波堤结构的重量因素,将这些较优的构件形式进行合理组合得到浮式防波堤主体模块的整体加强方案;最后针对改进后的浮式防波堤整体结构加强方案进行水动力预报和计算,确定了设计波参数,进而对浮式防波堤结构强度进行研究,最终形成了一套设计合理且结构强度能够满足要求的钢筋混凝土浮式防波堤构型设计方案。