随着我国海洋油气资源的开发,海底管道对海上油气田的开发、生产和产品的运输起着关键性的作用,被称为海上油气田的“生命线”,海底管道建设日益增多。海底管道所处的海洋环境恶劣,管道发生腐蚀损伤不可避免。管道发生腐蚀后,会引起管壁整体或局部变薄,使得管道的静态和动态抗力减小,若不及时更换或维修,会引起海底管道的破坏和原油泄露事故。腐蚀是引起海底管道破坏的主要因素之一,为了避免此类事故的发生,需要准确预测腐蚀管道的剩余强度,及时正确决策腐蚀海底管道是否能继续运行。因此研究海底腐蚀管道在工作荷载以及环境荷载作用下的破坏机理和极限荷载具有重大的理论意义和实用价值。基于经典的Tresca和Mises屈服准则,给出了完好管道和无限长腐蚀管道极限内压荷载解析解。建立了海底管道非线性分析模型,分析了轴向腐蚀管道在内压荷载作用下的破坏机理,提出了基于参考应力的应力失效准则来确定管道的失效内压,探究了腐蚀深度、腐蚀长度、腐蚀宽度、腐蚀位置、轴向应力、管材等参数对管道极限内压荷载的影响,与现有腐蚀管道计算方法进行了比较,并基于计算结果回归了轴向腐蚀管道失效内压荷载计算公式,通过与实验数据对比,验证了本公式的适用性和准确性。研究了轴向和环向相邻腐蚀管道在内压荷载作用下的破坏机理和极限内压荷载的计算方法,研究了腐蚀轴向间距、环向间距和腐蚀深度等参数对管道失效模式和失效内压的影响,提出了轴向相邻腐蚀相互作用准则和环向相邻腐蚀相互作用准则。基于轴向和环向相邻腐蚀相互作用准则,提出了轴向投影和环向投影的双向投影的方法,采用等效长度、等效宽度、等效深度的概念,给出复合相邻腐蚀管道极限内压荷载计算步骤,发展了群腐蚀管道的极限内压荷载计算方法,为复杂腐蚀形式的管道的剩余强度评估提供了一定的参考依据。基于理想弹塑性模型,给出了管道在剪力、扭矩、内压、轴向力联合作用下管道极限弯矩荷载无量纲一般解析解,探究了剪力、扭矩、内压和轴向力对管道极限弯矩荷载的影响,给出了相互作用曲线和曲面。基于线性强化弹塑性模型,给出了轴向力作用下管道极限弯矩荷载的解析解和近似解;并采用幂次强化模型,给出了内压和轴向力联合作用下管道的极限弯矩荷载计算方法。通过与实验数据对比表明,基于理想弹塑性假设的解析解预测值可以作为联合荷载作用下管道的极限弯矩荷载的下限值。当管道受到轴向拉力作用时,考虑管材的应变强化作用,管道极限弯矩荷载的预测值与实验值吻合更好。基于Hill屈服准则,考虑了管材的各向异性,推导了不规则腐蚀缺陷管道在内压和轴向力联合作用下极限弯矩荷载解析解,并编制了相应的通用程序CPC。为了腐蚀管道评估的工程实用性,发展了等深度、椭圆和抛物线三种理想化形状腐蚀缺陷管道的解析解,通过算例验证了解析解与广义解结果具有很好的吻合性。探究了腐蚀深度、腐蚀宽度和腐蚀形状等参数对极限弯矩荷载的影响。研究表明除了腐蚀深度和宽度外,腐蚀形状对极限弯矩荷载有显著影响,将实际腐蚀简化为等深度腐蚀,将会过低估计管道的极限弯矩荷载。