相较于常规的刚性立管,非粘结性柔性立管在能承受较大轴向载荷的同时还能保持较好的弯曲性能而广泛应用于海洋油气作业中。柔性立管是由多种结构装配而成的一种复合管道,不同的结构用来承载不同的载荷,抗拉铠装层是立管中用来承担轴向载荷的结构,是立管的重要组成部分。由于工况条件十分恶劣,立管内部的抗拉铠装条带容易产生断裂,这种内部存在断裂条带的立管被称为“内置缺陷性立管”。在实际工程环境中,如果缺陷立管中的铠装层只是略微损坏,则无需对缺陷立管进行更换,如果铠装层损坏严重则需尽快更换立管。因此需要定期对立管内的抗拉铠装层进行完整性评估,根据评估结果判断是否对缺陷立管进行更换。由于抗拉铠装层的损坏会反映在缺陷立管的弯曲响应行为上,可以通过对受损立管的弯曲响应进行研究来分析立管内部铠装层的受损情况,因此,对内置缺陷立管的弯曲响应机制的研究具有重大的工程意义。本文针对立管的两种布局,分别讨论了竖直段与浮子段的内置缺陷立管的弯曲响应机制,并提出了不同布局下的弯曲响应模型,为缺陷立管的抗拉铠装层完整性分析提供了工程参考。首先,本文基于微分几何理论分别从铠装条带的局部弯曲变形、扭转变形以及轴向变形等方面讨论铠装条带的弯曲行为,构建立管的弯曲响应模型;并运用能量法推导出了柔性立管的在不同阶段的弯曲刚度公式。然后,针对立管上竖直段与浮子段两种立管布局形式,将内置缺陷因素导入响应模型中,分别建立内置缺陷立管的弯曲响应模型,并推导出不同布局下内置缺陷立管的弯曲刚度公式。最后,对内置缺陷立管进行参数分析来研究其弯曲响应行为,并在ABAQUS有限元分析软件中建立有限元模型,将有限元分析结果与理论模型分析结果进行对比分析,验证内置缺陷立管响应模型的正确性与可靠性。通过对比发现,立管受到的拉力会影响抗拉层的临界滑移曲率,使立管的弯曲呈现出明显的非线性。而缺陷立管的非线性特征比完好立管更为明显,弯曲响应曲线呈现出“三段式”的变化趋势。浮子段立管内部存在断裂条带会影响立管的弯曲刚度,影响的大小与断裂条带在浮力模块端截面的角度有关,且缺陷因素对浮子段弯曲刚度的影响会随着浮力模块间隔的增大而减小。