石油化工产品是一个国家工业发展的基础原料。近年来，随着陆地石油的大量开采，人们开始将目光投向蕴含着大量资源的海洋。为了开发海洋油气资源，人们设计了各种不同的海洋结构物。当前，海洋油气开发逐渐向深水发展，这一趋势对海洋结构物设计与分析提出了新的挑战。然而不管采用何种浮式结构物来进行海洋油气开发，都需要有立管系统来连接结构物与海底井口。立管在海洋油气开发中起着重要的作用，然而它同时却也是油气开发系统中最薄弱的环节之一。在各种形式的立管之中，顶张紧立管既可用于钻井、完井、修井，又可用于注水和生产。本文以顶张紧立管(TTR)为例，进行立管的整体分析和设计工作。主要内容包括：(1)运用Aqua和Orcaflex软件来进行新型深吃水半潜式平台的运动分析。分析该平台的频域特性，计算在不同海况下该新型平台与锚泊系统、立管的耦合运动，获取平台的波频和低频时域运动数据，作为后续立管分析的基础。(2)运用Orcaflex软件来分析顶张紧立管的顶张力因子、顶张力器刚度对立管运动响应及受力的影响，结果表明，顶张力因子对立管运动响应及受力影响显著，顶张力器刚度对立管相对于平台的升沉运动影响显著。(3)运用Matlab编制程序实现进化策略算法来进行立管海底端口的布置研究。将自行编制的程序的计算结果与Lingo计算结果进行对比，结果表明，程序能够有效提高计算效率。同时，对于立管数目较多的情况，提出了采用分组计算的方法，可以在保证结果有效性的前提下，显著减少计算时间。(4)运用Orcaflex软件，依据立管规范API RP2RD来进行该新型平台的顶张紧立管系统设计。进行立管运动响应计算，立管强度校核，分析立管疲劳损伤是否满足工作寿命要求，同时，进行立管之间的干扰分析，以避免立管之间碰撞的发生。