随着海洋平台结构物疲劳寿命评估技术的日益成熟,对于海洋平台附属结构物的疲劳研究也逐渐成为热点。对于导管架平台的疲劳分析主要集中于导管架主体结构,而对于火炬臂这类细长桁架式结构,其主要破坏形式亦为疲劳破坏。随着海洋石油不断向深水海域拓展,为了适应更加恶劣的海况条件,近年来火炬臂多采用与组块焊接后进行整体拖航的方案,因此,火炬臂结构的拖航疲劳必然成为设计人员须解决的问题,然而,目前还未有学者对其做过系统的研究。为此,本文以导管架平台火炬臂为研究对象,重点对其在整体拖航工况下的疲劳特性进行分析研究。本文建立某导管架平台火炬臂有限元模型,其结构形式为传统三点连接式,分别对其进行在位和拖航疲劳的计算。首先,对拖航驳船的水动力特性进行计算分析,在此基础之上,计算火炬臂整体拖航工况下的疲劳损伤;其次,基于平台在位工况下所受的不同环境条件,计算火炬臂在位工况下的波致疲劳损伤与风致疲劳损伤;最后,综合火炬臂的拖航疲劳损伤和在位疲劳损伤,计算拖航疲劳损伤率系数,结果表明火炬臂拖航疲劳损伤不满足规范设计要求且占其整个寿命周期的疲劳损伤比例很大,因此在对火炬臂结构进行疲劳分析计算时,必须将拖航疲劳纳入火炬臂结构设计中,提出考虑拖航疲劳的火炬臂全寿命周期结构设计优化流程。为使火炬臂结构更好的适应海上整体拖航工况,满足疲劳设计要求,本文对传统三点连接式火炬臂结构进行改进,提出一种新型火炬臂结构形式,并基于所提出的优化设计流程,对新型火炬臂结构进行全寿命周期疲劳计算;基于最大拖航疲劳损伤数值和最大损伤分布,对新型火炬臂结构与组块连接位置进行局部优化,最终给出基于疲劳的最优设计方案。本文研究内容和成果为火炬臂结构设计和结构改进提供理论和方法指导。