随着海洋油气产业的大力发展,海底油气管道在海洋油气生产活动中的作用越来越重要。由于其所处环境复杂性,在运行期间容易发生安全事故,不仅会污染海洋环境,而且会造成大量的经济损失。在海洋油气生产活动中,航海作业等第三方活动对海底管道存在很大威胁,第三方活动产生的坠落物撞击海底管道会导致管道发生机械损伤,对海底管道的安全运行产生严重影响。因此,对海底管道在冲击载荷作用下的损伤分析具有非常重要的意义。本文首先对冲击载荷作用下海底管道的损伤分析方法总结,确定采用数值模拟方法对海底管道的损伤过程进行分析。考虑坠落物撞击海底管道的材料非线性、几何非线性和接触非线性,选择适合模拟海底悬空管道冲击过程的本构关系和材料参数,采用显示动力非线性有限元软件建立海底悬空管道冲击损伤模型。考虑海洋环境的影响,研究坠落物与管道碰撞时坠落物速度的计算方法,确定海底管道冲击损伤的载荷。通过建立的模型计算得到碰撞过程中海底悬空管道的等效应变和凹陷深度时间历程曲线,了解海底悬空管道冲击损伤过程中的损伤规律,并与规范对比确定数值模拟方法的可行性。为进一步揭示冲击载荷作用下海底悬空管道的损伤规律,本文讨论了坠落物形状、碰撞角度、坠落物质量、坠落物速度、管道壁厚、管道悬空长度、管道输送压力和混凝土保护层厚度对海底悬空管道冲击损伤的影响。基于管道冲击损伤规律和管道失效判断的研究,采用多元素非线性拟合方法获得管道的凹陷度和等效应变预测公式,并采用VB.NET开发了海底悬空管道冲击损伤预测软件,使海底悬空管道安全性的判断变得更加便捷。最后总结现有的海底管道的防护措施,在此基础上提出新的防护方案,并对其进行验证,确定新防护方案的可行性。