海洋管道对接技术是海洋管道铺设或管道维修过程中经常用到的一项重要技术，国外从上世纪50年代开始对海洋管道进行研究，到上世纪70年代达到高峰，在这段时期提出了一系列的模型和算法，并成功应用于工程实际。国内研究从上世纪80年代开始，主要集中于管道在竖直平面内的二维分析和动态研究。海洋管道对接研究中还存在管道与海床相互作用机理不明，管道接头屈曲模式与接头屈曲影响关系因素不清，管道整体变形及受力变化规律研究尚属空白，管道提吊沉放方案对管道对接施工的影响亟待解决等问题。针对管道海上对接研究中存在的问题，本文做了四方面的研究工作。（一）研究了海洋管道与海床相互作用机理，改进了粘性地基土与砂性地基土工况下管道沉降的计算方法，使其适用更加广泛。提出了砂土海床和粘土海床上的横向土抗力计算方法。采用非线性海床土计算模型研究埋设管道的轴向大变形，更符合工程实际，可有效提高计算的精度。建立了管土弹性滑动摩擦模型，并引入管土摩擦各向异性效应，该模型不仅能够提高计算收敛效率，而且更符合管土实际摩擦特性，能够更真实地模拟管道与海床相互作用关系。（二）对海洋管道对接接头的受力屈曲进行了研究。建立了管道接头的数值模型，探讨了管道接头屈曲分析的方法及屈曲模式。研究揭示了，管道屈曲的临界荷载和屈曲变形与管道的设计、接头的焊接、对接施工方式方法及管道在役运行在内的管道全寿命期过程密切相关，管道屈曲临界荷载和屈曲变形随着这些参数的不同而变化；管道循环加载作用会导致管道塑性变形与应力的叠加增长，从而明显降低了管道接头屈曲的临界荷载。（三）建立了管道对接过程的数值模型，并进行了验证。在建立数值模型的基础上，通过五种管道沉放方案研究了不同的沉放方法对管道最终形态和应力的影响。研究表明：管道沉放完成后的最终形态和弯矩分布对沉放过程十分敏感，沉放方案微小的差别会导致截然不同的沉放结果。海底管道沉放过程中管道的应力变化复杂，吊点释放的不协调极易导致管道局部出现应力峰值。为了得到良好的沉放效果，在管道下放初期应以工程船的侧移为主，在侧移后期应稍微减慢吊缆二的下放速度，这样可以避免最大弯矩发生在对接接口处。工程船侧移距离太小，将增大管道对接接口和下弯区的变形曲率，导致对应的弯矩增加。均匀的下放策略将导致管道水平面内弯矩的增加。揭示了定常水流、管土摩擦系数对管道形态及应力的影响。研究表明，纵向定常水流对管道对接过程的空间形态及应力分布影响较小，而横向水流则会造成管道挠度的变化及应力水平的增高，破坏作用十分明显。粗糙的海床对管道的侧移有阻碍作用，管土摩擦系数对管道沉放完成后的管道下弯区的弯矩分布影响较大，海床越粗糙，管道最终弯矩越大。通过管道海上对接数值模型研究，揭示了管道对接过程中最大应力的变化规律。研究表明：在提吊阶段管道应力迅速增大到较高应力水平；在管端调平对接阶段管道最大应力变化较小，并呈近似线性上升，整体应力水平保持在管道提吊后期的较高应力状态；沉放阶段管道最大应力存在较大波动，并可能出现应力峰值，但管道整体最大应力呈下降状态。（四）基于通用有限元软件建模复杂，计算用时长且不易收敛。依托胜利油田勘探设计研究院项目“海底管道海上对接技术数值模拟及软件开发”，自主研发一套建模方便、计算快捷，方便工程应用的海底管道对接仿真软件。可以方便计算管道变形及应力，确定吊点位置及高度，优化设计及施工方案。