立管系统是连接海底井口与浮式平台之间的导管,主要用途是生产、采油、注水、修井和完井等。深水油气立管系统是油气开发系统中最薄弱的构件之一,也是深水油气开发的“瓶颈”问题。本文依托于国家863项目“顶张紧式立管(TTR)设计与安装关键技术研究及软件研发”,主要内容为:基于准静态理论,研究基于TLP平台的TTR立管壁厚计算的关键设计因素和校核方法。TTR立管的壁厚主要取决于:环向应力、组合应力分析及静水压溃分析。TTR的准静态分析中所受荷载为表观重力(包括重力和浮力)、横向偏移(由于TTR受顶部平台位移而产生的强迫运动)、集中力(顶部恒定的张紧力以及海流产生的应力)。本文提出一种面向初始设计阶段的立管最小壁厚计算分析简化方法,并对影响立管力学性能的关键因素进行优化设计。由于顶部张紧力是影响TTR立管的关键因素,因此本文考虑TLP平台Setdown现象对TTR立管净伸长以及顶部张紧力的影响,数值分析表明:①初始顶张力系数越小,SetDown对顶张力系数增量的影响越大;②立管顶部横向偏移越大,SetDown对顶张力系数增量的影响越大;③顶张力系数的增量与立管的表观重力之间无明显关系。在立管壁厚校核计算中,另一关键问题是如何通过简化方法获取较为真实有效的载荷信息,其中最重要的参数是TTR立管底部的弯矩。本文由悬链线方程出发,经过一系列的简化和修正处理,最终计算出TTR立管在顶部横向偏移及海流的联合作用下立管的力学响应,数值分析表明:立管的表观重力增大,会导致底部弯矩相应变大;立管的横向偏移和横向海流载荷增大,同样会导致底部弯矩增大。