埋地管荷载 - CAESAR II - 帮助

CAESAR II 用户指南

Language
中文 (大陆)
Product
CAESAR II
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帮助
CAESAR II Version
12

一般埋地管位移与类似的地上管相比有很大的差别。埋地管紧邻变向区域发生侧向变形,例如弯头和三通的侧向变形。远离弯头和三通的区域主要发生轴向变形。单元的最佳尺寸,即起始终止节点之间的距离,取决于要模拟的管道变形模式。由于没有连续支撑的模型,软件必须沿管线设置额外的支撑点以模拟连续支撑模型。这些额外的支撑点也可以由用户自定义。对于单位长度的给定刚度,必须增加下列内容中的某一项:

  • 几个间距较小的低刚度支架

  • 少量间距较大的高刚度支架

在侧向变形处,需要用更小的单元以正确地分配管道作用于土壤的力。管道发生侧向变形的长度称为“侧向承载长度”,计算公式如下:

Lb = 0.75(π) [4EI/Ktr]0.25

式中:

E

=

管道弹性模量

l

=

管道惯性矩

Ktr

=

基于单位长度的土壤横向刚度

CAESAR II 在这段承载跨的邻近区域设置三个单元,以正确模拟局部载荷分布。在管道系统中承载跨长度称为 1 区长度。管道系统的中间长度称为 2 区长度,管道系统中的轴向位移长度称为 3 区长度。为了正确传输轴向荷载,用 100 x Do 计算 3 区单元长度,式中 Do 指管道外径。2 区网格由四个长度逐渐增加的单元组成;从 1 区末端单元长度的 1.5 倍开始,以相等的增量递增,靠近 3 区的最后一个单元的长度为 50 x Do。CAESAR II 典型管道系统的单元划分或网格分布如下图所示。所有标识为埋地的管道密度都设为零,以免自重造成支撑点周围的弯曲。

CAESAR II 自动把管道拐弯处的每侧设为 1 区渐变网格。必须告知 CAESAR II 其他 1 区区域在管系中的位置。

正确定义 1 区或侧向承载区域是埋地管道系统建模的关键部分。承载区域主要位于:

  • 任何方向改变侧。

  • 所有管道分支点。

  • 管道入土点或出土点。

  • 在 1 区内部或附近使用用户自定义节点。

数据转换

CAESAR II 通过已有单元的网格划分及增加土壤约束,把原始工作项转换为埋地管工作项。转换过程中创建必要的单元以满足 1 区、2 区和 3 区的要求,并在 3 个区域的单元上设置约束。所有弯头至少划分为两个区段,极长半径弯头划分为多个分段,每个分段的长度不超过紧邻 1 区管段的单元长度。节点号由在单元的“初始”节点号加“1”生成。软件检查并确认节点编号在模型中是唯一的。所有埋地管单元的密度为零,以模拟支撑管道重量的连续管支架。软件生成载有详情过程的转换日志。