管道在深水高温高压的运行环境中容易发生热屈曲,加剧了海底管道的不稳定性,甚至带来管道破裂、油气泄漏等一系问题。因此,有必要对海底管道的热稳定可靠性设计进行研究。本文主要进行了以下研究:(1)针对海底管道垂向屈曲问题,考虑管道初始不直度和土的约束力的随机性对海底管道屈曲的影响。假定管道初始不直度和海土约束力随机性服从截断高斯分布,推导出海底管道垂向屈曲可能性计算公式,计算得到不同的管道有效轴向力设计下的屈曲概率。利用概率公式计算得到允许概率下管道初始不直度和土的约束力的设计范围。(2)考虑初始不直度和海土侧向摩擦系数对海底管道侧向屈曲的影响,假定其随机性服从对数正态分布,推导出具有一阶模态形态初始不直度的管道侧向屈曲可能性的计算公式,并基于蒙特卡罗模拟方法提出了一种计算联合屈曲概率的方法。通过计算可以得到允许概率下管道初始不直度和海土侧向摩擦系数的设计范围。(3)通过对蛇形铺设设计的原理研究发现,偏移角度越大,侧向摩擦系数越小,在预设位置发生屈曲的概率越高。假设管道铺设偏移角度服从截断高斯分布,推导出管道弯曲处屈曲概率的计算公式,有助于蛇形铺设设计的可靠性评估。