随着经济的发展,对油气资源的需求量日益增加,海上油气资源的开发也日益受到重视。海底管线作为一种安全、高效、经济的油气运输手段,在海上油气工程中有着广泛的应用。油气在管线运输过程中常常被施加高温、高压以便于运输,热膨胀和泊松效应会使得管线内产生较大的附加应力,引起管线的整体屈曲,过度的整体屈曲会影响管线功能甚至造成管线失效。本文对海底管线整体屈曲及屈曲失效的判断进行了相应的研究,具体研究内容如下:在总结现有水平向整体屈曲临界状态及屈曲失效判断方法的基础上,对各类方法进行了对比分析;开展了室内模型试验以研究浅埋海底管线水平向运动时受到土体阻力的发展过程;采用室内试验数据对土体阻力的数值模型进行了校准,建立了方便可靠的土体阻力分析模型;基于ABAQUS软件进行二次开发,将试验所得土体阻力模型引入管线整体屈曲分析中,使得接触面间摩擦力系数随接触面间相对位移大小变化而变化;对比分析了不同阻力模型下,管线整体屈曲的特性;提出了海底管线整体屈曲失效包络线的概念,通过数值模拟分析,获得了不同影响因素下的失效包络线。研究表明:(1)对于初始缺陷v0/L0≤0.15%的近平直管线,可通过比较实际所受荷载与屈曲值域空间的相对大小来判断是否发生水平向整体屈曲;(2)校核由初始缺陷激发的水平向整体屈曲时,内力验算标准更严格,应作为的主要参照标准;(3)室内模型试验研究结果表明,改变管线的初始埋深会影响土体对管线阻力-位移曲线的发展形态,初始埋深越大,峰值越大,相同管线在不同初始埋深条件下受到的土阻力最终值相同;(4)对比采用不同土体阻力大小的数值模型,结果显示在动态阻力模型的整体屈曲临界轴力明显提高,管线屈曲变形更为集中,最大弯矩和应变也相应的增大,且受峰值的影响,管线变形及内力存在突变式增长;(5)管线壁厚主要影响破裂压差pb的大小,对包络线形态几乎无影响;土体阻力和计算长度主要影响包络线包围区域面积的大小,对归一化后的包络线形态影响较小;管径对包络线形态及包围区域面积都有较大的影响。管径越大、水平向土体阻力越大、计算长度越长、管壁越薄的管线越容易发生整体屈曲失效。