随着海洋油气资源开发活动日益频繁,海底管道的安全运行及防护受到广泛关注。受第三方活动影响,海底管道在落物冲击载荷作用下可能发生屈曲失效破坏,因此有必要对海底管道受冲击载荷作用的动力响应进行分析,研究影响屈曲失效破坏的因素,以便寻求合理的防护措施,保障管道的安全运行。鉴于以上原因,本文就单层管与混凝土配重层单层管在落物冲击载荷作用下的屈曲破坏进行研究,借助理论分析和数值仿真等方法探究管道在受冲击载荷后的失效机理。针对单层管受落物冲击载荷作用的情况,汇总海底管道受落物冲击载荷作用的研究方法,分析经验公式法、能量法和数值计算法的适用性与局限性;建立仿真模型,计算撞击产生的凹坑深度与附加椭圆度,并将数值模拟结果与全尺寸管道撞击试验结果进行对比,验证仿真模型的准确性;基于上述模型,进一步研究管道径厚比、支撑条件和运行压力等因素对海底管道在落物冲击载荷作用下的影响,分析碰撞过程中能量变化情况及管道的最大Mises应力。针对混凝土配重层单层管受落物冲击载荷作用的情况,计算了外压作用下的管道受落物冲击载荷作用后,产生的凹坑深度与混凝土配重层和单层管之间的吸能关系,分析了混凝土配重层对管道的保护作用;在此基础上,对撞击能量、落物形状、管道埋深、运行压力、土体参数、管道径厚比和混凝土配重层厚度等敏感性因素进行参数化分析,分析管道凹坑深度及配重层吸能随上述参数的变化趋势。针对悬跨段海底管道受落物冲击载荷作用的情况,分析悬跨段管道的成因,并根据海床土体性质及变形情况合理选择本构模型,计算悬跨段管道受冲击后产生的撞击力和凹坑深度;在此基础上,确定撞击能量、悬跨段长度和撞击位置等敏感性因素对凹坑深度的影响。