由于具有良好的保温能力、突出的就位稳定性和热稳定性、以及优异的抵抗外载荷能力,双层管在海洋石油领域得到了越来越广泛的应用。现有的双层管结构设计和损伤评估一般忽略了内管与外管的接触作用,采用两个单层管的化简方法,忽略了双层管特殊结构对管道整体抗力的影响,导致双层管的设计和评价较为保守。由于外管不受内部介质输送的载荷影响,内管与海底环境相隔离,因此双层管可以适当降低安全等级并减少内外管壁厚,极大提高双层管的经济性。本文主要研究了海底双层管撞击损伤的基本特征及理论。基于海底管道单层管撞击损伤基本理论和双层管结构特征,自主设计了双层管撞击损伤试验装置,完成了对双层管撞击损伤过程的试验探究,揭示了双层管撞击损伤机理,提出了旋转约束和旋转自由支撑条件下双层管撞击损伤过程的临界点及其计算方法,并提出了双层管撞击损伤基本假设。研究了双层管撞击损伤演变及理论模型,基于不同的内管变形和支撑条件,提出了三阶段旋转约束双层管撞击损伤理论模型、二阶段旋转自由双层管撞击损伤理论模型和考虑锻造连接件影响的双层管刚性连接系统撞击损伤模型,预测了双层管在低速撞击载荷作用下的塑性大变形。基于有限元分析方法验证了双层管撞击损伤过程和临界点,探究了锻造连接件对双层管撞击损伤影响,提出了反映双层管撞击损伤机理和大变形过程的有限元模拟方法。基于结构和材料特征对撞击损伤的影响研究,验证了双层管撞击损伤理论模型适用于单层管,与单层管重量（SPW）模型和单层管等效刚度（SPEQ）模型相比,双层管撞击损伤理论模型在各阶段均是最佳模型。对比分析了内外管结构特征的影响,研究发现壁厚直接影响双层管抗力,外径通过影响临界点的方式间接影响双层管抗力。完成了新提出的结构和材料特征敏感性分析,壁厚比和屈服强度比决定了抵抗外载荷能力,外径比决定了临界点。随着撞击点和锻造连接件距离的增加,双层管刚性连接系统的抗力快速减少。研究结果表明,本文提出的双层管撞击损伤理论模型有效预测了双层管在外力作用下的凹陷深度,反映了双层管结构在不同阶段下的力学特性,为双层管结构设计和损伤评估标准规范的制定奠定了理论基础。