世界海洋油气勘探与开发范围已由浅海扩展到深海、超深海,复杂的海洋环境给海底管道结构设计带来前所未有的巨大挑战。由海流造成的海底悬跨管道涡激振动是深水管道失效的主要原因之一,然而正确地预测海底悬跨管道的动力行为,往往需要开展大量的参数分析工作,通过数值模拟和实验分析手段实现通常需要花费漫长的时间。因此,建立一套快速、准确的解析方法是亟待解决的重要科学问题。首先,本文提出了基于广义积分变换法的内外流联合作用下海底悬跨管道动力特性预报方法。所建立的海底输流悬跨管道涡激振动流固耦合模型中,旋涡释放对悬跨管道的作用由尾流振子模型模拟。采用广义积分变换法对海底输流悬跨管道振动控制方程进行变换并求解,分析了结果的收敛性,验证了模型和解法的正确性。其次,由于绝大多数针对海底悬跨管道动力响应问题的研究仅考虑水平管道的振动,然而在工程实际中,海床表面并非完全平坦,海底管道将以一定的角度悬跨。为解决现有水平悬跨海底管道振动模型的局限性,本文建立了考虑海床坡度的海底输流悬跨管道振动数学模型,总结了海床坡度对海底悬跨管道固有频率的影响规律,分析了海床坡度、内外流流速对海底悬跨管道系统动力行为以及涡激振动频率锁定区域的影响,对比了考虑海床坡度的海底输流管道振动数学模型与现有水平悬跨管道振动数学模型的结果,证明新建立模型的正确性与有效性。最后,由于海底管道的振动行为本身所具有的复杂性以及海洋环境的复杂多变,确定合适的边界条件具有一定的困难,这也给通过复杂边界条件求解特征值问题增加了难度。本文解决了不同边界条件下海底输流管道振动模型的特征值问题,获得各边界条件下的特征函数与特征值。通过建立弹簧支撑海底输流悬跨管道的振动数学模型,模拟跨肩处的管土耦合作用。利用广义积分变换法获得各边界条件下海底输流悬跨管道固有频率、动力失稳临界流速以及各边界条件下悬跨管道系统各阶振动型态,综合分析了内外流参数、海床坡度、跨肩处土体参数对悬跨管道动力特性的影响。