我国经济的高速发展促使能源的大量消耗,陆地资源开采的同时也对海洋油气资源进行了勘探开发。海洋柔顺性管缆是深海油气开发中必不可少的海洋装备之一,主要包括海洋非粘接性柔性管、脐带缆及海缆等,共同特点为均具有螺旋缠绕的铠装结构。柔顺性管缆在安装铺设及在位服役等工况会受到风浪流等载荷作用,会导致触地点处铠装出现径向鸟笼。径向鸟笼会对管缆造成极大的破坏。因此本文针对柔顺性管缆的径向鸟笼机理开展了相应的研究。论文主要内容及结论总结如下。本文首先阐述国内外柔顺性管缆铠装径向鸟笼研究现状,系统总结并对比了该问题研究的三大方法,提出本文的研究思路。首先对基于一系列假设得到的螺旋铠装钢丝发生径向鸟笼的临界载荷求解公式进行分析。同时,对影响临界载荷的参数开展简单敏感性分析,得到单一参数变化下的临界载荷变化趋势。其次,搭建了完整的铠装钢丝径向鸟笼机理实验研究装置。通过分析钢丝变形过程中的位移载荷及应变曲线,发现螺旋缠绕半径越大,螺旋角度越大,达到临界载荷之前螺旋钢丝的载荷对加载位移变化率越小,但对应的临界载荷值越大;同时可看到,螺旋结构达到临界值之前的变形过程中弹性与塑性均存在,且验证了该问题属于典型的几何非线性问题。接着,建立了与实验等同数值模型,对比并系统地分析数值与实验结果的差异性及实验过程中存在的问题,并提出了相应的改进建议。通过数值研究比较完整地对影响临界载荷的参数进行敏感性分析,得到本文所研究脐带缆铠装结构的单根铠装钢丝在单倍螺距下的螺旋缠绕角度、截面惯性矩、螺旋缠绕半径分别与临界载荷大致呈下开口抛物线增长、线性增长、负指数减小关系。本文最后基于“863”项目中真实脐带缆设计了多工况实验,发现脐带缆铠装层在加载过程中钢丝中间位置首先进入塑性变形阶段,同时也是径向鸟笼发生的大致位置。单层铠装加载过程中载荷位移曲线走势比较光滑,而双层铠装因粘胶作用跳跃较大。通过对比单层与双层铠装最大承受载荷,可得到管缆制造过程中给加强带施加预缠绕力可大幅度提高其承载能力的结论。脐带缆铠装层越长,临界载荷越小,且铠装层间的粘胶作用越不明显。另外,外护套及加强带一旦破坏,将极大地降低铠装层抗径向鸟笼能力。本论文依托“863”项目“水下生产系统脐带缆关键技术研究(II)”,其所研究成果可指导柔顺性管缆铠装抗径向鸟笼设计。