在深海石油开采过程中,海底管道是油田开发、运行和维护必不可少的装备。以往的海底管道损坏记录表明,地震对海底管道运行的影响不可忽视。海底管道设计应尽可能避开地震带,如果必须经过灾害区,应对灾害对管道的影响做详细的研究。地震灾害的特点是持时短、频率高、强度大。海底管道受到地震载荷时,会发生断裂、屈曲等破坏。海底管线与陆上管线不同,一旦发生损坏不仅产生经济损失,而且会对自然生态环境造成难以估计的破坏。目前,国内工程设计人员在进行海底管线抗震设计时,还没有自己的规范。中国船级社和挪威船级社都没有给出具体可参照的管线抗震设计方法。地震动力主要难点在:土的动力本构模型,土与结构之间的动力接触模型,人工边界的处理,地震波的人工处理和加载以及由以上问题产生的有限元计算不收敛和不稳定问题等。有限元模型利用接触模拟管-土相互作用,弥补了传统方法用弹簧替代土体的缺点。在土体周围设置人工边界,解决了动力分析过程中弹性波在边界处的辐射阻尼问题,从而更加真实反映土体的实际动力响应。土体的本构采用Mohr-Coulomb模型和等效线性模型,Mohr-Coulomb模型可以研究土体的塑性应变,等效线性模型可以模拟循环荷载作用下土体的滞回性和非线性。通过有限元计算,获得了管道在地震过程中直观的运动状态、应力、应变的变化;并且对比了管道埋深、管径、地震波输入方式等对管道动力响应的位移、应变、应力的影响。本文的研究成果将对研究海底管道地震破坏机理、抗震设计和规范的制定具有重要参考价值。