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立管是连接海上平台与海底设备的重要部件,管中管形式(tube-in-tube)因其特有的优点而被广泛应用于顶张紧式立管(TTR)上。在现有规范中,针对管中管结构的强度分析,一般采用等效模型进行整体分析,在此基础上单独校核各层立管；该设计思想存在一定的缺陷,即在多层管系统中,当各层单管变形相差较大的情况下,该方法不能模拟各层立管之间的相互作用,导致其计算结果和真实情况相差较大。因此,本文在国家“863”计划子课题“顶张紧式立管(TTR)设计与安装关键技术研究”项目的资助下,针对适用于张力腿平台(TLP)的TTR立管,研究了管中管结构的数值模拟计算方法及其在环境载荷作用下的动力响应问题。本文采用ABAQUS/AQUA对管中管结构进行模拟,针对给定的环境条件首先确定一种合理的扶正器分配方案,之后分别计算在四种不同张紧力分配情况下内外管的等效应力、弯矩、位移以及扶正器的受力情况；根据计算结果,本文提出了一种合理的多层管扶正器设置方案及内外管顶张力分配方案。在此基础上,本文进一步研究了顶张力系数、内外管间隙、海流以及波浪等参数的变化对TTR管中管结构动力响应的影响。分析结果表明：管中管结构的动力响应受内外管张力分配比例以及总顶张力的影响较大,且随着内外管顶部张紧力的变化,等效应力有较大的变化；总顶张力的提高可以显著降低立管的横向变形,但是会显著提高立管的等效应力,同时也会减少内外管之间的接触机率。工程应用中针对给定的扶正器分布方案在不同的环境条件下应设置不同的顶张紧力及内外管张紧力分配方案。内外管的间隙,海流,波浪对管中管结构的动力响应均有影响,这些因素中波浪的影响仅仅局限在管中管结构顶部的波浪飞溅区内,海流则对全管都有影响,而内外管间隙的影响最小。