随着海洋油气开采逐渐向深海、超深海发展，深海管道一般采用裸置方式铺设于海床面上，为了保证原油的流动性，在输油过程中会承受100℃以上高温及管道内部高压共同作用。在深海高温/高压的工作条件下，单层管道已经不能满足设计和输送要求，管中管作为深海管道的一种结构形式逐渐在深海油气开采输送中得到广泛应用。高温高压引起的轴向压力会导致管道产生不可控的屈曲，从而造成管道的屈服破坏，造成巨大的环境污染和财产损失。
　　本文作为“973”国家重点基础研究发展计划(2014CB046801)课题1“深海水下油气输送系统结构极端载荷作用机理研究”的重要组成部分，采用试验分析及数值模拟的方法，详细、系统地研究了主动控制方法对深海管道整体屈曲控制的机理和有效性，获得深海管道在主动控制下的屈曲和变形规律，从而为深海管道有效的屈曲控制奠定理论基础，主要研究内容如下：
　　通过对9组含有水平初始缺陷的管中管结构管道开展试验研究，以缺陷幅值及波长为参数，揭示了在油温热加载过程中初始缺陷对管道的影响变化规律；建立了合理的有限元模型，通过参数分析得到了初始缺陷、管土作用、对中环高度及个数对管道整体屈曲临界力的影响并对产生的机理进行研究；得到了考虑对中环-外管及管土摩擦下整体屈曲临界力计算公式，与试验结果进行对比验证发现精度良好，可以为管道设计提供相应参考。
　　基于在整体热屈曲试验过程中产生的动力效应现象，建立了精确的有限元模型，并进行合理验证；分析了管径大小、初始缺陷以及管土作用对管道屈曲过程中动力过程影响变化规律，揭示了各个因素与管道屈曲临界力、侧向弹出速度、侧向位移以及整体动能之间的关系，并针对此提出了有效控制动力过程的方法。
　　通过10组枕木-蛇形铺设主动控制整体屈曲试验，研究了该控制方法下管中管整体屈曲性能，揭示了以不同波长及幅值为参数下管道整体屈曲变化发展规律；建立了整体屈曲数值分析模型，研究了管道铺设形状、枕木性质以及海床特性等因素对主动激发管道整体屈曲的影响，修正了以往研究中枕木高度对管道整体屈曲影响较大的结论；推导了枕木-蛇形铺设法下管道屈曲临界力计算公式，为此主动控制方法下管道的设计提供了参考。
　　针对管道在不均匀温度场下的轴向位移，开展了枕木-连续蛇形铺设法的相关研究，通过与直管道对比，发现连续的水平初始缺陷可以有效降低管道的轴向移动，并对控制机理进行了讨论，针对枕木-连续蛇形铺设法特点对管道的弯曲半径值进行分析并得到限值。
　　提出了枕木-分布浮力(SDB)主动控制法，研究了管中管在枕木-分布浮力法下的整体屈曲特性；通过精确的有限元模型，分析了浮力块长度、管土摩擦系数、初始缺陷、内外管刚度比、对中环数量对其整体屈曲性能的影响；由简化的力学模型建立了管道的临界屈曲轴力和侧向位移公式，该公式计算精度高，满足工程设计要求。