铺管船法铺设海洋管道时,管道一端置于海底,另一端依托于铺管船上,中间是一段较长的悬跨段,为保证悬跨段管道不发生屈服,必须根据铺设时的海洋环境数据及时的对海洋管道的受力状况进行分析和调查,以确定合理的铺管船作业参数。铺设中的悬跨段管道具有几何非线性性质,其悬跨段长度及着地点的受力未知,使得问题的求解难度增加。经过三十多年的研究,虽然分析方法多种多样,但仍没有很好地解决速度、精度和通用性三者之间的关系。目前我国还没有开发出适用于工程实际的管道分析软件,尤其是深海管道铺设及相关技术的研究,在国内至今仍然很少。以往的研究往往侧重于某一特定的铺管方式。研究的重点在管道微分方程的建立以及求解方法的比较。本文比较了几种深水铺设时海洋管道弹性变形的解析方法。用非线性弹性大挠度梁理论建立管道模型,并用非线性有限元法求解,这种方法既充分考虑了管道的弹性、非线性和几何大变形问题,又能够方便地运用计算机语言进行数值计算。使用本文方法可处理复杂受力和边界条件,很好地解决了海洋管道分析中速度、精度和通用性三者之间的关系。为了解决理论分析与工程应用之间存在的问题,本文在借鉴前人研究铺管船铺管作业时静动力分析成果的基础上,对深水铺管船作业时数学模型的建立及其求解方法进行了探讨,在此基础上采用数值计算软件ANSYS,建立了几种管道铺设作业时的有限元分析模型,并进行数值求解。针对施工状况,研究托管架的形状、入水角大小、铺设方式、海流、浮筒辅助作业等因素的变化,对管道的变形和应力的影响。并在此基础上计算管道受力对船舶浮态的影响。得出结论以供铺管船设计参考。