随着国民经济的快速发展,我国海上油气田开发得到了迅猛发展,而具有输量大、可连续运输、经济可靠等优点的海底管道得到了大量铺设。海底管道处于恶劣的海洋环境中,海底管道不可避免的会出现悬跨段。悬跨段、海床性质、管径与壁厚、管材性质、外力、管内流体介质等都会对管道的安全产生影响。为保证海底悬跨管道的安全运行,有必要研究海底管道悬跨段的振动特性和受力特性,并提出海底管道悬跨段的相关治理方法。本文从海底悬跨管道动力响应、极限悬跨长度和治理措施三个方面调研海底悬跨管道研究现状,分析海底悬跨管道的成因、失效模式及管土相互作用机理,采用ANSYS软件建立考虑土壤连续性的海底悬跨管道自振频率分析模型,完成模型的验证,研究悬跨长度、径厚比、配重层厚度等因素对海底悬跨管道振动特性的影响,并拟合管道固有频率的计算公式,计算管道的极限悬跨长度,得出相邻阶模态下悬跨管道振动的振型相似但振动方向不同,自振频率随模态阶数的升高而增大。管道的自振频率与悬跨长度和配重层厚度呈负相关,受径厚比的影响不大。基于有限元基本理论,考虑非线性的影响,建立管土耦合的悬跨管道力学分析模型,完成对模型的验证。研究海底悬跨管道在不同海流速度下的动力响应,对海底悬跨管道进行静力分析,结果表明:管土接触度段管道的位移非常小,悬跨段从跨肩开始位移逐渐增大,在跨中处取得最大值,管土接触段管道应力和应变较小,管道的跨肩和跨中位置存在应力应变的极值大点,这两个位置是管道的危险点位置,需重点关注。分析悬跨长度、径厚比、配重层厚度等因素对海底悬跨管道受力特性的影响。利用响应曲面法建立海底悬跨管道最大von Mises应力预测模型,并对交互影响因素进行分析。基于海底悬跨管道固有特性和受力特性的研究,提出海底悬跨管道治理流程,从避免涡激振动、外力支撑和改变海底形貌的角度分析海底悬跨管道相关治理措施,并通过有限元分析,对机械支撑法治理方案进行优选,对我国海底管道的治理有重要的指导意义。