立管是海洋油气开采的必要设备,其中柔性立管因其弯曲刚度低、耐腐蚀能力强等优点,已经成为海洋油气开采最常用的立管形式之一。但柔性立管在环境载荷作用下运动响应显著,容易出现各种形式的失效破坏,因此进行合理的立管线型设计具有重要意义。柔性立管的陡波构型通过在立管中部添加浮力块,并将立管末端锚固于海底形成,具有很好的顺应性和稳定性。合理的浮力块布置方案可以改善陡波型柔性立管系统的运动性能,因此本文用多目标遗传算法对陡波型柔性立管系统浮力块布置参数进行优化设计,得到关于悬挂点和锚固点最大有效张力的最优设计Pareto解集。陡波型柔性立管系统在恶劣海况中具有较大位移,可能出现立管干涉。本文分别基于Huse尾流模型和Blevins尾流模型,建立陡波型柔性立管干涉模型,研究不同尾流模型对干涉的影响。开展柔性立管干涉的敏感性分析,研究浮体偏移、海洋生物、拖曳力系数、海流流速和浮力块浮力损失对立管干涉间距的影响。开展基于支持向量回归的立管干涉间距预测分析,结果表明支持向量回归模型具有良好的泛化能力。考虑立管系统参数的不确定性,进行立管干涉可靠性分析。根据立管干涉分析准则建立功能函数,用支持向量回归模型代替隐式功能函数,计算立管干涉概率。另外,为了研究波浪随机性对立管干涉的影响,假定立管极限干涉间距服从极值分布,拟合分布参数与基本随机变量之间的响应面,通过变换将隐式功能函数变为显式,计算立管干涉概率。考虑波浪随机性使得立管干涉失效概率由不考虑时失效概率的2.33%增加到3.38%,说明波浪的随机性对立管干涉失效概率有一定的影响。