本文以地震载荷作用下海底油气输送系统的失效作为研究方向,针对海底悬跨管道的地震响应及穿越断层管道的局部屈曲失效两个关键问题进行研究。通过数值仿真和试验验证相结合的方法,对水压及动力载荷联合作用下海底管道响应和屈曲失效机理进行研究。试验方面,依托全尺寸深水压力试验舱的侧向振动装置,对全尺寸管件进行了一系列侧向振动-水压联合加载试验。数值仿真方面,基于ABAQUS有限元软件,通过对其进行二次开发模拟外部流体对管道的惯性作用,建立了悬跨管道受侧向振动和水压联合作用的屈曲失效模型。试验结果和数值仿真模型基本吻合,二者在相同位置的加速度时程响应及管道的压溃压力具有很高的一致性,验证了数值仿真模型在动力分析方面的有效性及有限元二次开发的准确性。目前,海底悬跨管道受地震载荷及外部水压联合作用的研究成果较少。基于上述侧向振动-水压联合加载模型,本文进一步对管道在地震载荷及外水压联合作用下的动态响应情况进行数值仿真。模拟地震作用下管道的真实受力状态,并利用附加质量单元有效模拟动态分析中流体对管道的惯性作用。最后通过逐步增量时程分析方法,确定不同条件下地震载荷对悬跨管道响应的影响,得到悬跨结构抗震性能的变化规律。当地震导致断层发生永久变形后,穿越断层的海底埋地管道一般会发生较大的塑性变形。为确定变形后的管道能否正常工作,需根据实际工况对其进行应变预测。通过ABAQUS建立管道与走滑断层的三维实体仿真模型,得到管道局部屈曲破坏形式及应变分布情况。对包括土体属性在内的多项敏感性因素进行讨论,定性分析不同敏感性因素对海底管道强度的影响情况。在数值仿真得到的数据基础上,通过MATLAB软件利用基于遗传算法优化的BP神经网络,实现对管道强度的精确预测。