埋地管道轴向力计算、屈曲判断程序

COADE CAESARII埋地管道计算原理：CII将土壤的约束转化为双线形约束，我们首先计算出管道沿轴向Fax，横向Ftr的最大单位长度摩擦力，考虑管道推土壤的位移的效果，按经验值，管道在推动土壤的位移如果超过埋深和管径之和的0.015长度，土壤开始失效。

我们将该值称为屈服位移Yd。

我们用该单位长度的轴向和横向最大磨擦力除以该屈服位移，我们得到管道轴向和横向的最大刚度。

我们依据管道完全锚固段（zone3），过渡段（zone2）和横向变形区（zone1）段的不同将管道重新分段，然后，按节点临近的长度取出管道的长度，按长度乘以上面计算的单位长度刚度计算该节点的刚度（我们将一段管道的轴向，横向刚度当量成一个节点的轴向，横向刚度）。

软件自动添加新的土壤约束后，用户可以重新调整和修改模型，调整约束，添加锚固墩。

我们首先计算出各个节点的位移，用该位移乘以对应该节点的刚度，我们就计算出该点的轴向，横向力，这些点的轴向力的叠加就可计算出相应锚固墩点的推力。

轴向单位长度最大摩擦力计算如下：该计算考虑了管道上面的土壤，介质重量，管道重量引发的管道上面和下面的摩擦力的总和：轴向单位长度最大摩擦力计算如下：该计算考虑到回填的作用效果。

计算结果见计算书。

土壤的屈服位移为：屈服位移一般取埋深的0.015（屈服位移系数）计算结果见计算书。

由上面的值我们计算得出单位长度的刚度：计算结果见计算书。

Node 120 的轴向刚度是Kx2=Kax×L（该段长度）=3000mm*13.1N/cm/mm=39300N/cmCII软件计算结果Kx2 刚度35790 N/cm其他节点140，150，160的刚度同样方法计算得出。

软件是如何计算处节点120，140，150，160点的轴向摩擦力的哪？我们用刚度乘以位移得到该点的轴向摩擦力：Kx2*该点位移＝35790×2.797mm/10= 10011NNode 120 的衡向刚度是Kz2=Ktr×L（该段长度）=3000mm*498N/cm/mm=39300N/cmCII软件计算结果Kx2 刚度411879 N/cm问题的关键在于CAESARII的计算是考虑了方方面面的真实效果计算出来的。

埋地管道应力分析方法发布时间：2022-02-14T07:35:01.451Z 来源：《防护工程》2021年28期作者：田福明[导读] 对不同条件下管道应力的有效研究对防震减灾管道的设计具有重要意义有效模拟管道与地面的相互作用，研究上述因素对管道应力的影响，为施工提供相关指导。

福维工程科技有限公司上海 200235摘要：由于地下管道的特殊性和调节要求，它们的应力分析与工艺管道有着本质的不同，它们的轴向受到土壤约束，因此，在压力和温度的影响下，产生了更大的轴向应力。

管道包括两个方面：通过管道的土壤轴向摩擦和土壤对管道的横向拉力。

如果管道有轴向移动的趋势，第二种情况下，如果管道产生横向位移.目前采用双线性弹簧对地下管道进行应力分析，连续模拟土壤对管道的影响，由于管道长度的限制，无法连续模拟管道沿线的弹簧.关键词：埋地管道；应力分析前言：与地面施工不同，地下管线惯性作用小，在与地面相互作用过程中，民用物体对管道既有挤压作用，也有相关作用.外部载荷引起的土壤大变形会导致管道断裂，以及土体由于介质压力和温度应力而抑制管道变形。

因此，对不同条件下管道应力的有效研究对防震减灾管道的设计具有重要意义有效模拟管道与地面的相互作用，研究上述因素对管道应力的影响，为施工提供相关指导。

一、概述管道中存在多种形式的应力，这些应力以多种形式表示。

他们的分析取决于具体情况。

为了精确地分析匹配，需要对特定问题的分析采取不同的方法。

内部力的大小取决于外部负荷，即外部力大，内部力大，管道压力大。

如果外部压力增加，内部压力就会增加。

这两种值之间的关系是平衡的，但内部力的极限是物质流动的极限。

如果外部负载超过这个值，管道就会变形并因此受损。

具体额外负荷包括风力、地震和水力冲击。

二次应力是由热膨胀、冷却和其他管道运动引起的，而二次应力与一次应力之间存在差异，主要是因为二次应力的自限行，与外部压力不同，当荷载增加时，即使额外的荷载超出了管道流动的极限，荷载也会增加。

基于应变判据一般埋地高压燃气管道抗震计算
基于应变判据的埋地高压燃气管道抗震计算是为了评估管道在地震作用下的承载能力和安全性。

燃气管道是一种关系到人民生活安全的重要设施，因此其抗震能力的计算和评估非常重要。

应变判据是一种常用的抗震计算方法之一，它基于管道材料的应变极限，通过计算管道受到的地震作用产生的应变，判断管道是否会发生破坏。

应变判据的计算主要包括以下几个步骤：
1. 地震作用计算：首先需要确定燃气管道所处地震烈度，可以通过历史地震数据和地震波传播模型进行估算。

然后，根据燃气管道的位置和土壤的特性，计算管道受到的地震作用，包括地震波的加速度、速度和位移。

2. 管道应变计算：根据管道的几何形状、材料特性和地震作用的大小，利用应变理论计算管道受到的应变。

应变是燃气管道是否会发生破坏的关键参数。

3. 应变判据比较：将管道受到的应变与管道材料的应变极限进行比较，判断管道是否会发生破坏。

如果受到的应变小于应变极限，表示管道在地震作用下是安全的；如果受到的应变大于应变极限，表示管道可能会发生破坏，需要采取相应的加固措施。

在进行应变判据计算时，需要考虑以下几个因素：
1. 管道的材料特性：不同材料的管道具有不同的抗震性能，需要根据管道材料的特性来选择合适的应变判据。

2. 土壤的特性：管道埋地通常会受到土壤的约束，土壤的刚度和密度会影响管道受到的地震作用。

3. 地震波的特性：地震波的频率、振幅和传播方式会对管道受到的地震作用产生影响，需要进行地震波传播模型的建立和计算。

4. 管道几何形状：管道的直径、壁厚和长度等几何参数会影响管道受到的地震作用和应变。

有关埋地供热管道局部稳定性验算的两点探讨摘要：城镇直埋热水管道是城镇供热系统的主要设施，随着我国近年来基础设施的快速发展，相关的管道系统趋于复杂，输送口径也越来越大。

逐渐由小管径上升至DN1000和DN1200，甚至DN1400。

但目前我国直埋热水管道设计规范和相关类专业书籍却比较少，规范主要遵循《城镇供热直埋热水管道技术规程》。

关键词：直埋热水；局部稳定性；应力验算直埋热水管道从整体看属于杆件，但是从局部看又属于薄壁圆筒，特别是大直径的管道。

在《压力管道应力分析》[1]一书中对薄壁/厚壁管壳做界定：“一般以K=Do/Di=1.2为界，Do和Di分别为管道外径和内径。

当K≤1.2时为薄壁圆筒，K＞1.2时为厚壁圆筒”对于民用直埋供热管道来说，都属于薄壁圆筒。

大管径、高温度、高压力直埋热水管道，横截面受到较高的压应力作用，当最大压应变达到临界水平时有可能会发生局部屈曲，局部产生较大的变形，导致管道局部褶皱而失效。

管道局部屈曲多数发生在应力不连续、管壁有缺陷的地方。

目前《城镇供热直埋热水管道技术规程》[2]对于直径大500mm的直管段局部稳定性验算是参考了《压力容器》[3]圆筒许用轴向压缩应力的计算公式并进行了推导。

从我个人理解方面，《城镇供热直埋热水管道技术规程》[3]直管段局部稳定性验算值得商榷。

技术规程局部稳定性验算公式是由锚固段压应力不大于圆筒许用轴向压缩应力这一方法推导而来，即：根据上表计算结果，温差≥80℃时，温差80℃、120℃时稳定性不能满足，其余各点稳定性可以保证。

结论：供热管道属于GB2类压力管道，压力管道稳定性验算需要遵从压力管道评价标准，改变理论数据限值需要理论或实验数据支持。

管道稳定性验算应该考虑管道整体性，以梁单元模型进行计算，单纯将管道局部理解为压力容器，有可能计算结果会出现误差，存在设计隐患。

参考文献[1]唐永进《压力管道应力分析》中国石化出版社，2010[2]《城镇供热直埋热水管道技术规程》，中国建筑工业出版社，2013[3]《压力容器》，中国国家标准化管理委员会发布，2011[4][丹麦]皮特·兰德劳夫，《区域供热手册》，哈尔滨工程大学出版社，2000。

COADE CAESARII埋地管道计算原理：CII将土壤的约束转化为双线形约束，我们首先计算出管道沿轴向Fax，横向Ftr的最大单位长度摩擦力，考虑管道推土壤的位移的效果，按经验值，管道在推动土壤的位移如果超过埋深和管径之和的0.015长度，土壤开始失效。

我们将该值称为屈服位移Yd。

我们用该单位长度的轴向和横向最大磨擦力除以该屈服位移，我们得到管道轴向和横向的最大刚度。

我们依据管道完全锚固段（zone3），过渡段（zone2）和横向变形区（zone1）段的不同将管道重新分段，然后，按节点临近的长度取出管道的长度，按长度乘以上面计算的单位长度刚度计算该节点的刚度（我们将一段管道的轴向，横向刚度当量成一个节点的轴向，横向刚度）。

软件自动添加新的土壤约束后，用户可以重新调整和修改模型，调整约束，添加锚固墩。

我们首先计算出各个节点的位移，用该位移乘以对应该节点的刚度，我们就计算出该点的轴向，横向力，这些点的轴向力的叠加就可计算出相应锚固墩点的推力。

轴向单位长度最大摩擦力计算如下：该计算考虑了管道上面的土壤，介质重量，管道重量引发的管道上面和下面的摩擦力的总和：轴向单位长度最大摩擦力计算如下：该计算考虑到回填的作用效果。

计算结果见计算书。

土壤的屈服位移为：屈服位移一般取埋深的0.015（屈服位移系数）计算结果见计算书。

由上面的值我们计算得出单位长度的刚度：计算结果见计算书。

Node 120 的轴向刚度是Kx2=Kax×L（该段长度）=3000mm*13.1N/cm/mm=39300N/cmCII软件计算结果Kx2 刚度35790 N/cm其他节点140，150，160的刚度同样方法计算得出。

软件是如何计算处节点120，140，150，160点的轴向摩擦力的哪？我们用刚度乘以位移得到该点的轴向摩擦力：Kx2*该点位移＝35790×2.797mm/10= 10011NNode 120 的衡向刚度是Kz2=Ktr×L（该段长度）=3000mm*498N/cm/mm=39300N/cmCII软件计算结果Kx2 刚度411879 N/cm问题的关键在于CAESARII的计算是考虑了方方面面的真实效果计算出来的。

轴向力检测方法-回复轴向力是指沿特定方向施加在物体上的力量。

在工程和科学领域中，轴向力的准确测量对于设计、分析和性能评估至关重要。

在本文中，我们将一步一步地回答有关轴向力检测方法的问题，以帮助读者更好地了解这个主题。

首先，我们需要明确什么是轴向力。

轴向力是指沿物体的轴向方向施加的外力。

举例来说，当你压缩或拉伸一根弹簧时，你会施加一个沿着弹簧轴向的力。

同样地，当你向下按压几个书本堆叠时，你会施加一个沿着垂直方向的轴向力。

现在，让我们来讨论如何测量轴向力。

有几种常用的方法可以用来测量轴向力，包括机械式测力计、应变计、压电缝隙计和液压测力计。

我们将依次介绍每一种方法的工作原理和用途。

机械式测力计是最基本的测力计类型之一。

它使用一个弹簧系统来测量轴向力。

当施加力量时，测力计中的弹簧会变形，其变形量与施加力量成正比。

通过读取测力计上的刻度，我们可以获得相应的力值。

机械式测力计适用于大多数轴向力测量应用，但其精度可能有限。

应变计是另一种常见的轴向力测量方法。

应变计是一种具有敏感电阻器的装置，可以测量物体的应变量。

当物体受力时，它会产生形变，这会导致应变计敏感电阻器的电阻值发生变化。

通过测量电阻值的变化，我们可以计算出施加在物体上的轴向力。

应变计可以提供较高的测量精度，适用于需要更高精度的应用。

压电缝隙计是一种专门用于测量轴向力的装置。

它基于压电效应，即某些材料在施加力量后会产生电荷。

压电缝隙计通过将压电材料放置在物体上，并测量由压力引起的电荷产生来测量轴向力。

由于压电效应是一种非常灵敏的效应，因此压电缝隙计可以提供非常精确的轴向力测量。

最后，液压测力计是一种利用液体力学原理来测量轴向力的装置。

液压测力计包括一个装有液体的密闭腔体和一个测量泵。

当施加轴向力时，力会通过液体传递到密闭腔体中，液体的增压将通过测量泵显示出来，该值与施加在物体上的力成正比。

液压测力计适用于高负荷和高精度的应用，由于其可以承受更大的轴向力。

直埋供热管道敷设的应力计算与设计郭震环【摘要】结合国内外最新研究成果,介绍了大口径、高温、高压直埋供热管道的应力分析和应力计算方法,并探讨了直埋供热管道的失效方式,以提高大口径直埋供热管道设计水平,确保管道工程的安全性和可靠性.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2014(040)007【总页数】2页(P141-142)【关键词】供热管道;直埋管道;应力计算;管道失效【作者】郭震环【作者单位】太原市热力公司,山西太原030012【正文语种】中文【中图分类】TU8330 引言随着城市集中供热规模的不断扩大，供热直埋管道管径已发展到DN1 400。

然而现行《城镇直埋供热管道工程设计技术规程》限定在DN500及其以下［1］。

为使相关技术人员增加对大口径直埋管道相关技术的认识，提高设计水平、增加大口径供热直埋管道工程设计的安全性和可靠性，节约工程投资［2，3］。

文中介绍了大口径、高温、高压供热直埋管道应力分析和应力计算方法及管道失效方式，为供热直埋供热管道的设计、施工和管理提供了依据。

1 直埋供热管道的应力分析1.1 应力计算EN 13941中在进行单长摩擦力计算时，考虑管道自重引起的管道与土壤之间的摩擦力，其计算如下［3］:其中，F为轴线方向每1 m管道的摩擦力，N/m;μ为外管壳与土壤的摩擦系数;ρ为土壤密度，一般砂土取1 800 kg/m3;g为重力加速度，m/s2;h为管顶覆土深度，m;Dw为预制保温管外壳的外径，m;G为每1 m预制保温管的满水重量，N/m。

直埋保温管钢管管径为1 000，预制保温管外壳直径1 155 mm，管顶平均埋深1.2 m，最小摩擦系数0.2。

最小单位长度摩擦力为25 487 N/m。

1.2 应力校核由于直埋管道的一次加二次应力的当量应力最大值是出现在锚固段管道，应力验算主要对象是锚固段，因此该段内管道的参数应满足下列公式［2，3］:则认为管道的参数的选取是合适的。