随着钢悬链立管在深海开发中的应用，对其结构性能的研究成为立管能否满足服役要求的关键。钢悬链立管易于发生疲劳破坏，特别是在立管与海床接触的位置，即“触地段”区域。钢悬链立管设计的主要任务之一，是评估立管服役期间在循环载荷作用下的疲劳损伤情况。由于触地段管土相互作用力具有不确定性，因此准确评估钢悬链立管的疲劳寿命仍然是一个技术难题。钢悬链立管疲劳评估的结果很大程度上决定于采用的管土相互作用的模型情况，而管土相互作用的机理目前还不十分明确。　　钢悬链立管触地段的管土作用力对立管的疲劳损伤具有很大影响，在钢悬链立管的结构分析中，通常只考虑管土的垂向作用，用线弹性模型模拟管土作用力。钢悬链立管触地段附近的疲劳寿命预报很大程度上决定于线性弹簧的刚度，因此，为准确预报立管的寿命，需要对海床刚度进行可靠的评估。近期，结合土体吸力的非线性模型被提出，如P-y曲线模型、滞回曲线模型等。与线性模型相比，采用非线性弹性模型计算的疲劳损伤明显降低。　　本文针对不同的管土相互作用模型对钢悬链立管触地段的疲劳寿命的影响进行分析，主要包括如下几方面的工作：　　首先，基于有限元分析法，提出了一种钢悬链立管时域疲劳评估方法，该方法可将6自由度的浮体运动作为立管的边界条件，并结合不同概率的8个方向各海况波流载荷作用。应用此方法，采用线弹性体模型模拟管土相互作用，对钢悬链立管在平台运动和波流力联合作用下的动态响应进行了分析，获得8个方向上各海况条件下的动态分析结果，再利用Von Mises组合应力的计算公式获得应力的时间历程，采用S-N曲线法和雨流计数法，计算各方向上的疲劳损伤，并按照各海况的发生概率进行加权，最后将8个方向立管的疲劳损伤进行叠加，取得立管整体的疲劳损伤和疲劳寿命。对立管顶端和触地段的疲劳损伤按方向进行了影响分析，并就弹性模型刚度对立管疲劳寿命的影响进行了计算和分析。　　然后，改进了P-y曲线模型，管土的垂向作用力采用改进的库伦表达式模型。库伦模型将管土横向作用力表示为管道有效湿重与摩擦系数之间的关系，在立管的设计过程中，通常以弹性体模拟管土的相互作用，而管土的横向作用也可以表示为库伦摩擦力的型式。将P-y曲线模型推广到三维分析空间，基于本文提出的钢悬链立管时域疲劳分析法，对钢悬链立管在平台运动和波流力联合作用下的动态响应进行了分析，获得应力的时间历程，采用S-N曲线法，取得立管的疲劳损伤和疲劳寿命。　　同时，改进了滞回曲线模型，管土的垂向作用力采用滞回曲线模拟，横向作用采用SAFEBUCK模型。将滞回曲线模型推广到三维分析空间，基于本文提出的钢悬链立管时域疲劳分析法，对钢悬链立管在平台运动和波流力联合作用下的动态响应进行了分析，获得应力的时间历程，采用S-N曲线法，取得立管的疲劳损伤和疲劳寿命。分析结果表明，立管触地段的土体循环载荷作用下会发生刚度降低的现象。较高级的管土横向作用模型对立管的动态响应及疲劳寿命影响越大。　　最后，本文提出了一种适用于粘性土体海床的塑性理论模型，并分别采用线弹性模型、P-y曲线模型、滞回曲线模型及塑性理论模型对钢悬链立管触地段疲劳寿命进行了对比分析，说明塑性理论模型的结果是可靠的，且可以包含管土横向作用力的影响。　　用塑性理论描述管土相互作用的特性，提供了解决问题的另外一种方法。用力法表示管土相互作用，可以采用与结构分析相同的表达法，更好的描述管土在组合力作用下的响应。将塑性理论模型与结构分析程序结合，可以有效模拟管土的相互作用，获得合理的结果。　　总之，采用有限元分析法，可应用管土垂向和横向相互作用的非线性模型来描述钢悬链立管触地段的循环运动及预报其运动响应。这些模型可以被用来分析立管触地段管土相互作用情况及其对整体结构的动态响应和疲劳寿命的影响，并可以获得较准确的结果。