以下介绍适用于在基本土壤建模器(Basic Soil Modeler)对话框中将土壤模型类型(Soil Model Type)选为 CAESAR II 基本模型(CAESAR II Basic Model)的情况。关于对话框和土壤性质的详细情况,参见基本土壤建模器(Basic Soil Modeler)对话框。
摩擦系数(FRICTION COEFFICIENT)或不排水剪切强度(UNDRAINED SHEAR STRENGTH)可以保留为空。对于粘土,摩擦系数通常保留为空,CAESAR II 自动估算为 Su/600 psf。砂质土和粘土类土壤都可以在这里定义。
土壤约束公式用这些土壤参数生成约束极限荷载和刚度。定义温度变化(TEMPERATURE CHANGE)是可选项。如果输入,则得出的热应变是用于计算和显示“虚拟锚固长度”的。公式如下:
轴向极限荷载(Fax)
Fax = μD[ (2ρsH) + (πρpt) + (πρf)(D/4) ]
式中:
μD = 摩擦系数,一般取值如下:
泥沙为 0.4
沙土为 0.5
砂砾为 0.6
粘土为 0.6 或 Su/600
ρs = 土壤密度
H = 管顶埋深
ρp = 管道密度
t = 管道公称壁厚
ρf = 介质密度
D = 管径
Su = 不排水抗剪强度(针对粘土类土壤定义)
横向极限荷载(Ftr)
Ftr = 0.5ρs(H+D)2[tan(45 + φ/2)]2OCM
如果指(给)定 Su(即土壤为粘土),则上述计算的 Ftr 再乘以 Su/250 psf。
式中:
φ = (土壤的)内摩擦角,一般取值如下:
沙土为 27-45
泥沙为 26-35
粘土为 0
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回填夯实系数(OVERBURDEN COMPACTION MULTIPLIER,OCM) 是 CAESAR II 人为设置的条目,允许用户在模拟不确定的土壤响应时采取的保守方法。由于较高的刚度往往会产生保守的结果,用户可能希望增大横向土壤刚度。CAESAR II 用 OCM 来实现这个目的。
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根据回填土的夯实度,可以把 OCM 从默认值 8 减至 5~7。目前尚无 OCM 不能等于 1.0 的理论支持。
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为严格执行 Peng 理论(《管道工业》1978 年 4 月/5 月刊发的相关文章),OCM 值取为 1.0。
屈服位移(yd):
yd = 屈服位移系数(H+D)
屈服位移系数默认为 0.015(建议 H=3D)。
基于单位管长的轴向刚度(Kax):
Kax=Fax / yd
基于单位管长的横向刚度(Ktr):
Ktr=Ftr / yd