为了满足深海油气输送的正常工作条件,海底油气输送管道的温度已经超过100℃,在高温高压条件下工作的海底油气输送管道得到了广泛应用。然而高温高压海底管道可能发生整体屈曲,由管道的整体屈曲引起的管道局部屈曲、管道的强度破坏以及随之而发生的疲劳失效会对海底油气输送管道正常运营造成影响,因此研究海底管道的整体屈曲特性有重要的意义。本文首先基于Hobbs的屈曲管道模态模式对管道整体屈曲的一阶模态进行理论推导;之后基于ABAQUS软件,使用隐式动力算法分析具有初始缺陷的海底管道的整体屈曲特性,探究温度、应力和屈曲变形幅值之间的关系。最后考虑长输管道的温度应力和管道铺设的地形影响,提出两种典型倾斜海床的模型,对比研究平整海床和倾斜海床上的管道侧向整体屈曲的变形与应力分布,探索了不同海底地形对于管道应力和位移分布的影响规律。主要结论如下:(1)推导了管道发生一阶整体侧向屈曲的过程中,轴向最大应力的最小值和对应的屈曲位移与环境载荷无关,仅与管道自身参数有关。(2)随着温度的升高,管道首先在初始缺陷处产生变形,当管道侧向位移发生跳跃式增长时,管道发生侧向整体屈曲。当初始缺陷处的侧向屈曲位移增大到一定值时,管道会在初始缺陷管段结构的两边出现和初始侧向位移相反的位移。因为管道两端为固定约束,故升温结束后管道两端的轴力最大,由管道两端到管道中部轴力基本呈线性减小。(3)平整海床上管道的应力和位移在管道中点处达到最大值,管道在中点处安全性最差。(4)沿管道轴向倾斜的海床对管道轴力分布的影响很大。海床倾斜角度越大,管道两侧轴力相差越大。倾斜管道的最大应力发生在管道初始缺陷处。倾斜管道的最大侧向屈曲位移大于水平管道的侧向屈曲位移,最大侧向屈曲位移发生在管道初始缺陷处。(5)垂直管道轴向倾斜的海床对管道的侧向屈曲幅值、应力分布和轴力分布都有很大的影响。海床的倾斜角度越大,管道的屈曲位移幅值越大。倾斜管道的最大位移与最大应力发生在管道初始缺陷处或反向弯曲处。