随着世界经济的飞速发展，管道运输特别是天然气管道运输呈现长距离、大口径和高运行压力的发展趋势。这就要求管道相应设计准则或规范应不断适应新的情况，首先从设计这一环节就开始既保证管道安全可靠，又能实现其经济高效运营。现行的国内外各类管道设计标准大多数遵循传统的基于应力设计准则，但对于管道应力已超过比例极限管道继续变形的情况，如地震、滑坡、海底管道敷设等位移控制载荷等特定载荷，基于应力的强度设计准则己不再适用，应采取以应变为基础的设计。但是现有的基于应变的设计准则和设计方法仍有许多方面需要改进和发展，特别是我国相关研究刚刚起步，还停留在以借鉴国外先进经验为主的水平上。本文采用理论分析、数值模拟及现场数据验证的综合研究方法系统深入的对基于应变的管道设计准则和设计方法进行了研究。首先在现有研究基础上分析了椭圆化应变极限、拉应变极限和压应变极限三种应变极限的控制因素，并使用断裂力学理论分别从基于应力和基于应变的两种分析理念分析了管道环焊缝许可缺陷尺寸和管道的应变极限，提出了裂纹塑性区最大承载能力的CTOD准则，并以此作为失效准则评定的新办法。然后以现有的试验数据为基础，建立了管道拉应变极限和管道压应变极限的有限元模型，并经过567例管道拉应变有限元数值模拟和144例管道压应变有限元数值模拟，得到了包括管材韧性、屈强比、内压、焊缝匹配系数等多个控制因素所决定的更为广泛的管道应变极限数据。同时，对所得到的应变极限与控制因素之间的函数关系进行了回归，得到了管道应变极限估算的参数方程以及其适用范围。确定了管道拉应变与管材韧性、屈强比、内压、缺陷尺寸和焊缝匹配系数的定量关系，同时确定了管道压应变与径厚比、屈强比、内压和焊缝匹配系数的定量关系。结合所收集的管道试验数据和本文数值模拟的结论，对比分析了国外主要现行相关规范，发现了其存在的局限性。在对基于应变的管道设计准则适用范围和建立方法进行确定后，提出了基于应变的管道设计准则。最后分析了滑坡产生的条件、其对管道可能产生的危害和管道在滑坡作用下所对应的失效模式，并使用有限元方法对侧向和沿轴向的滑坡分别做了8例详细的数值模拟分析，在基于应变的管道设计方法的框架下，提出了滑坡条件下管道的设计方法。