随着海洋石油气开发不断的向深水迈进,越来越多的深水海底管线需要铺设。深水S型管线铺设时,管线受到环境载荷复杂,尤其是托管架部分,该部分管线的变形曲率大,容易产生屈服或者断裂,所以铺设时管线安全问题备受人们关注。本文基于集中质量法理论,对深水S型管线进行静力分析、托管架多参数优化以及动力分析。主要内容包括以下几个方面:(1)基于集中质量法理论,研究深水S型铺设三维管线受力情况,在忽略阻尼、摩擦和扭转的情况下,详细推导了管线的轴向拉力和弯曲剪力,流体阻尼力和惯性力,以及海床和托管架等边界条件对管线作用力的计算公式。(2)将静力计算结果与Orcaflex作对比验证本文所述方法的正确性和准确性。然后分别研究海流速度、水深、托管架形式、托管架曲率半径以及托管架长度等敏感性参数对深水S型铺设时管线的形态、弯矩和有效张力分布的影响。(3)为了合理调整离散型托管架的滚轴位置,以减小管线应力应变,保证管线在铺设过程中的安全,本文引入粒子群和差分进化两种智能算法优化选择托管架参数,优化的目标函数为选择合适的参数使得整个管线弯矩的最大值最小,优化的约束条件为铺管船上每段托管架的可调角度以及托管架上滚轴可调高度是有范围的。(4)以静力计算结果为基础,对管线铺设进行的动力分析。对比分析Newmark法和广义α法在动力计算中的优缺点。研究铺管船垂荡.和纵荡运动对铺设系统的影响,并以垂荡运动为例,分析不同垂荡周期和垂荡幅值对张紧器张力的影响。