随着我国经济的发展,石油、天然气需求日益增涨,开发深海油气资源可缓解我国紧张的能源局势。海洋立管作为深海油气资源开发系统的重要组成部分,是深海油气田开发必不可少的工程装备。深水钢悬链立管是深海半潜式湿式采油树平台的首选立管形式,为了确保其作业安全性和完整性,对其进行包括强度分析和疲劳分析在内的设计分析工作是非常有必要的。目前对于钢悬链立管设计分析的研究已有很多,也形成了许多成熟的理论和技术,但是依然存在一些问题需要进一步研究,其中立管整体设计分析中管土相互作用的模拟以及斜坡上躺底管段的稳定性和立管强度是比较关键的两个问题。本文基于非线性管土相互作用分析模型,通过C++语言编写Orcaflex软件外部程序实现非线性管土相互作用在立管整体时域分析中的模拟,结合已有的立管时域分析程序,探讨线性、非线性海床模型对立管触地段应变、应力等力学特性的影响。结果显示,非线性管土相互作用时域模拟程序充分考虑了由于立管循环运动导致的土体刚度退化、沟渠的形成、土体吸力、被动土壤阻力和沟渠侧壁作用力的影响,可较为真实地模拟立管触地段与海床的相互作用,获得更为准确的立管时域动力响应结果。在此基础上,探究了不同土体参数和设计参数对立管整体强度分析和疲劳分析的影响规律,研究发现:土体刚度参数值的改变对立管触地段的强度和疲劳特性影响较大,剪切强度和土吸力参数值的改变对强度的影响较小而对疲劳的影响较大;立管壁厚、悬挂角这两个设计参数的改变将影响立管整体强度和疲劳损伤,壁厚和悬挂角的增加对立管强度和疲劳有利。除此之外,本文应用改进的非线性管土相互作用时域模拟程序,对躺底管段在斜坡上的强度和稳定性进行动态时域分析,并分别针对横向斜坡和纵向斜坡,研究不同斜坡倾角、土体强度和立管尺寸对立管强度和躺底管段稳定性的影响规律,分析发现:不管是横向斜坡还是纵向斜坡,斜坡倾角的增加,均导致立管的等效应力、横向位移、有效张力值的增大;土体强度对躺底管段稳定性的影响较大;立管壁厚增加、管径减小将对改善立管强度和躺底管段稳定性有益。本文为钢悬链立管的合理设计分析和关键问题的解决提供了技术参考,对工程实际应用有一定的参考价值。