海洋油气开发，由于其距离陆地较远，而且埋藏深度较大，不便油轮直接运输，因此海底管道发展十分有必要。而海底油气管道的设计用基于应力的设计方法已不能完全可靠的保障管道的稳定性和强度要求，因此对海底油气管道的基于应变的设计是十分有必要的。基于应变的管道设计是对基于应力的管道设计准则的一种补充，该准则适用于管道发生非线性变形但仍能保证管道安服役的变形范围。基于应变的管道设计方法的提出提高了管道材料性能利用率。由于海底管道工况复杂，变形种类繁多，容易出现大应变、大变形，因此对于海底管道的应变设计研究是十分有必要的。本文主要工作如下：(1) S型管道铺设应变分析以S型铺管法为背景，分析在海底管道铺设过程中管道的应变。通过悬链法进行管道铺设时变形的理论计算，并利用Matlab编写管道变形代码计算悬浮段管道长度，结合Ansys建立有限元模型。在分析过程中考虑波流耦合场对管道铺设的影响，进行管道变形的非线性计算，最后得出管道在铺设过程中应变与位移的分布情况。在分析过程中考虑铺设深度、管道半径等多种因素对应变、位移分布的影响，利用控制变量的方法分得出管道S型铺设时最大应变随铺设深度、管径等因素的增大而增大。(2)海底管道沉降应变分析以地基沉降为管道变形诱导因素，对管道进行应变分析。利用Ansys对管道-土体系统建立有限元模型，考虑管道土体之间的耦合作用，对海底管道下沉进行非线性分析。以均匀规则的土体下陷模拟管道地基下陷，考虑下陷区域与管道之间距离、管道埋深等因素对管道下沉位移、应变的影响，利用控制变量法得出海底管道下沉时应变、位移在下沉区与管道距离为0m时管道应变最大，管道下沉量随管道管径、壁厚增大而增大。(3)海底管道在地震载荷作用下的应变分析考虑地震载荷下管道随土体运动发生位移产生应变。通过Ansys建立管土系统有限元模型，考虑管道与土体之间的耦合作用采用D-P模型对管-土耦合分析。利用Ansys将已有的地震波数据输入，进行地震模拟。考虑管道不同埋深、不同管径等因素对管道位移、应变的分布影响，得出管道在地震作用下管道埋深越深其应变越大，管道壁厚越厚应变越小。