美国生命线联盟（American Lifelines Alliance）土壤模型 - CAESAR II - 帮助

以下信息引用“附件 B：土壤弹簧表征（Soil Spring Representation）”摘自美国生命线联盟(American Lifelines Alliance)的“埋地钢管设计指南”（http://www.americanlifelinesalliance.org/pdf/Update061305.pdf）。此文提供了土壤的轴向、侧向、垂直向上和向下的双线性刚度。每个刚度项包含两个组成部分，一个与沙质土壤相关（下标 q），一个与粘土相关（下标 c）。可以输入纯颗粒状土壤和纯粘土数据。

通过以下用户自定义参数，定义粘土和沙土（分别即粘性土和粒状土）的土壤刚度：

c = 回填土的内聚力

H = 到管顶的埋深（在 ALA 计算中，此值将由 C2 转换为到管道中心线的埋深）

g = 土壤的有效容重

g = 填土的总干容重

Ko = 静止土压力系数（可以用土壤内摩擦角计算）

f = 使土壤内摩擦角与土壤管道接合面摩擦角关联起来的涂层关联因子

φ = 土壤内摩擦角

土壤的弹性范围是固定的，或者是 D 和 H 的函数，其极限以 D 为基础。

轴向

Tu = 管道-土壤交界面摩擦力峰值，能传输到管道的单位长度最大轴向土壤作用力）

D = 管道外径

a = 粘附系数（仅适用粘土）

c = 表示回填土的粘附强度（不排水抗剪强度）

H = 覆盖层表面到管道中心线的深度

= 土壤的有效单位重量

Ko = 静止土压力系数

该点作用于支撑结构的水平有效应力与土壤的垂直有效应力的比值。静止是指计算时假设管道不移动。

δ = 管道和土壤交界面摩擦角，d = ff

f = 使土壤内摩擦角与土壤管道接合面摩擦角关联起来的涂层关联因子

f = 土壤内摩擦角

Δt = 发生的轴向位移

Tu = 密实砂 0.1 英寸，松散砂 0.2 英寸，硬粘土 0.3 英寸，软粘土 0.4 英寸

侧向

Pu = 最大水平土壤承载能力（传送到管道的单位长度最大侧向土壤作用力）

Nch = 粘土的水平土壤承载系数（c=0 时为 0）

Nqh = 砂土的水平土壤承载系数（j=0°时为 0）

* CAESAR II 将角度在 40 至 45 度时的高度/直径（H/D）比限制为最大值 20。软件计算指定的任何值，若计算得到的比率大于 20，则会将该其指定为 20。

**美国生命线联盟标准列出了 40 和 45 度角砂土的一个负的水平承载能力系数（Nqh）。这导致负的屈服荷载值。CAESAR II 将这些值计算为正值，如上表所示。

对于 φ 在 20°~45°之间的 Nqh 可以用插值法处理。

垂直向上

Qu = 最大垂直向上土壤承载能力（传送到管道上的单位长度最大垂直向上土壤力）

Ncv = 粘土的垂直向上土壤承载系数（c=0 时为 0）

Nqv = 砂土的垂直向上土壤垂直承载系数

= 0.01H~0.02H，对应于从密实到松散的沙土，且 < 0.1D

= 0.1H~0.2H，对应于从硬实到松软的粘土，且 < 0.2D

垂直向下

Qd —— 传送到管道的单位长度土壤最大垂直承载力。

Nc, Nq, Ng= 垂直向下的土壤承载系数

g = 填土的总干容重

Dqd = 产生 Qd 的垂直位移

= 0.1D，粒状土

= 0.2D，粘性土