随着油气开采逐步迈入深水与超深水海域,为满足深海中低温高压这类特殊工作环境,输送密度较高、稠度较大的原油需要更加适用的新型管道,将内外钢管及中间部分充分结合在一起的复合结构管道优势明显,因此对夹层管的研究具有重要意义。本文以夹层管管道为主要研究对象,对其在深水外压下的屈曲效应进行了试验研究与数值研究,其主要内容如下:1)夹层管与单层管在深水外压下的压溃试验研究。通过多组缩尺比试验对比,层间粘结程度良好的夹层管相比粘结程度不足的夹层管,抗压强度提升显著,表明了层间粘结程度对夹层管的结构强度有着重要影响。同时通过对比试验,验证了夹层管抗压强度远超同等外径的单层管,具有更佳的结构强度。2)夹层管与单层管数值方法研究。通过材料的单轴拉伸试验,测得材料应力应变关系,并使用有限元软件对夹层管与单层管建立相应数值模型,使用静水流体的加载方法进行了深水外压下的有限元模拟,通过试验数据验证了所得数值结果与有限元模型的准确性。3)初始缺陷对夹层管的影响分析。通过缺陷加载试验与深水外压试验研究,相较于夹层管,单层管对于缺陷处的最大椭圆度更为敏感,同时较大初始椭圆度缺陷对夹层管的压溃压力值的影响十分显著,很大程度上降低了夹层管的抗屈曲能力。考虑到缺陷处的残余应力,建立了相应的缺陷加载有限元模型与深水外压有限元模型,并对含初始椭圆度的夹层管屈曲效应进行了一系列敏感性分析。4)弯曲与静水外压的联合加载对夹层管的影响分析。通过四点弯曲与外压的联合加载试验研究与建立相应数值模型的研究分析,表明了弯矩对夹层管在深水外压下的抵抗屈曲能力影响较小。