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管系的模向位移和少量轴向位移，拉杆、铰链板承受压力推力。
③铰链型膨胀节（单式铰链型和万向铰链型）主要以两个或三个配套使用吸收平面管系或空间管系的模向位移。
④压力平衡膨胀节（直管压力平衡型膨胀节和弯管压力平衡型膨胀节、前者吸收管道轴向位移，后者吸收管系的轴向位移,横向位移和角位移，不会使支架或相连设备受到压力推力的作用。
膨胀节基本结构一般包括接管，波纹管和结构件（拉杆、铰链板）三部分、所收膨胀节的建模包括如下内容：
①接管单元，按一般管单元模拟。
②波纹管单元，必须精确给出波纹管单元所要求给出的刚度值、应注意刚度的单位，波纹管的刚度按EJMA标准公式计算，波纹管的参数中，刚度项可仅给出轴向刚度Kx横向刚度Ky或弯曲刚度Kθ、Kθ和Ky可仅给一项,另一项程序可自动计算出。
这里应注意对一定长波纹管输入的弯曲刚度应为计算刚度的四倍，因为弯曲刚度是作用在膨胀节的自由端上的力矩（MT）计算而来的，且自由端移动了一个角度（θ），但是在建模时，认为弯曲刚度与一端固定。没有直线位移的膨胀节的转动力矩成正比，对于零长波纹管，弯曲刚度为实际计算值。
③对于直管压力平衡型。在参数栏中不输有效直径,这时程序就不会计算压力推力。 ④结构单元及约束条件模型建立
对于膨胀节结构件如支座板，铰链板，拉杆可用刚性单元模拟，然后将结构件的重量均分给刚性件的重量。
铰链板与销轴处约束为三个线位移和两个角位移 如（5） Cnode (10)
RESTRINTS X Y Z Rx Ry 拉杆螺栓与球面垫圈之间仅约束三个线位移 （5）Cnode （10）
RESTRNTS X Y Z §2.4 钢结构模型的使用
钢结构模型的建立与管系模型类型，建完模型后可对钢结构单独进行计算，也可将钢结构模型Include进管道模型中与管系一起运算，它们的主要区别是：
1、几乎甩有管道元件间的连接都被假设为固定连接（如：在相邻的管道元件之间，三个方位的力和三个方位的力矩是可以互相传递的）。对于钢结构，根据实际连接形式，在相邻的元件之间，只能有选择地进行载荷传递。
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2、钢结构的一般特点是在一个方向的承载能力较强，在另一个方向上的承载能力较弱。所以建模时，钢结构元件的局部方位非常重要，钢结构元件和局部方位由ANGLE参数确定，它指定了钢结构元件相对于“标准”方位的偏转角度，在CAESSRII中钢结构模型的“标准”方位定义如下：
a）水平布置的钢结构元件（梁），它的弱轴为空间的Y轴 b）垂直布置的钢结构（柱），它的弱轴为空间Z轴
c）倾斜布置的钢结构（斜撑），它在垂直方向上投影的弱轴为空间Y轴。 钢结构的正确方位可通过使用钢结构模型的“PL0T”命令校核 建立钢结构模型时注意事项。
1、CAESARII中所带的钢结构库是美国钢结构协会AISC标准和德国DIN标准，与我国钢结构标准相差很大，这就要求我们必须自定义所使用的钢结构相关参数。
材料的物理性能参数为：
线胀系数 ALPHA mm/mm℃ 弹性模量 YM 2.1×108 KPa
8.1×107 KPa
剪切模量 G
G?E
2(1??)泊松比 P0IS 0.3
容重 DENS 0.00785 kg/cm3 结构尺寸参数
截面积 AREA mm2 惯性矩 STRONG mm4 高 度 BOXH mm 宽 度 DOXW mm
2、对于管线与结构连接处在结构文件和管系文件输入同一个节点号，或者将管系文件中接触点设一CNODE号这个附加的节点号就是对应接触处钢结构的节点号。
在将建好的结构模型Include进管道模型时，由于程序中没有给出两模型节点号的差值项Increment。管道模型之间相加时有此项，所以在建钢结构模时，应注意将模型中的节点号与管道模型错开。
§2.5 带衬里管线的建模
带衬里管线的建模与一般管线基本相同，不同之处在于管道壁厚和许用应力需按标准求出当量壁厚
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和许用应力，因为衬里层（隔热层和耐磨层）有一定的刚度所以会影响到管道的刚度和变形，所以在建模时首先应根据隔热层和耐磨层的相应参数计算出衬里管道的当量壁厚，然后计算出衬里管道的许用应力。
第三章 弹簧支吊架设计
§3.1可变弹簧支吊架设计基础
当管子移动时，弹簧载荷稍微发生变化，但从应力的观点看：当管于从冷态变化到热态时，弹簧载荷
有一些变化是允许的。一个预设在某个位置的可变弹簧支吊架，在管子运动的全过程都对管子提供支承。当管于向上移动时，弹簧支吊架上的承重板上移，允许弹簧伸长，因而降低弹簧作用在管子上的载荷；当管子向下移动时，弹簧支吊架上的承重板也下移，使弹簧压缩，因而使弹簧作用在管子上的载荷增大。 弹簧支吊架设计的目的是选择一个符合下列要求的弹簧：
①当管子从冷态（安装状态）变化到热态（操作状态）后，弹簧提供必要的重力载荷支撑以平衡管系。 ②从冷态到热态的总位移在允许的范围内。
③当弹簧载荷从冷载荷变化到热载荷时，不会在管系中造成过大的膨胀应力。
因为当管于从冷态到热态时，可变弹簧支吊架的载荷是变化的，并且弹簧支吊架设计的一个目的是提供必要的重量支撑载荷以平衡在热态位置的管系，因而有必要用不平衡的“冷态载荷”来安装弹簧支吊架。
§3.2．载荷变化率
在某些情况下，管道规范推荐通过限制载荷变化率为10％或25％来使弹簧载荷的变化为最小。因为热态载荷和热位移取决于管系的结构，所以一个弹簧支吊架的可变性只能通过改变弹簧刚度来控制。大多数制造商对于每个载荷值提供三种（或更多）不同弹簧刚度的弹簧，分别推荐用于短程。中程和长程的位移。因为在一个给定载荷值下的所有弹簧，在它们的全部行程中支承相同的载荷变化，通常长程弹簧的刚度（及其载荷变化率）是中程弹簧的一半，而后者又是短程弹簧的一半。
§3.3．弹簧选型表
弹簧是从弹簧表中选出来的。弹簧表显示了每一号弹簧在工作范围内的负载能力，以及每一号的短、中、长程弹簧的弹簧刚度。在已知热态载荷、热位移和变化率的条件下，从表中选择弹簧的步骤为：
① 计算最大许用弹簧刚度；K=Var*HL|^th|
K—最大需用弹簧刚度 Var—荷载变化率 HL—热态荷载
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Th—弹簧行程
② 在弹簧表的各列中找到热态载荷（HL），来确定弹簧载荷的大小；
③针对载荷大小，选择弹簧刚度小于或等于上面计算值的弹簧系列； ④计算冷态载荷(CL=HL+K^th)并确认冷态载荷也落在弹簧的工作范围内； ⑤如果不能满足条件，换相同号码的不同弹簧系列或邻近号的弹簧再试。
§3.4．弹簧设计过程一约束重量，热态吊零及其它
上面描述的过程都是假设弹簧选型所需的热态载荷和热位移已知，但是工程师怎样来计算热态载荷和热位移呢？整个弹簧支吊架设计的步骤如下所述。
①利用标准跨距原理来选择管架位置。假设在这点有一个刚性Y向约束，然后进行重量载荷分析。 这种分析称为“约束-重量”分析。在这一分析中，分布在每个约束上的重量载荷将被作为弹簧 选型时的热态载荷。
②其次，从管架位置除去约束，进行热膨胀分析。这种分析称为“自由-热态”分析。每个支架位 置的热态位移将被作为弹簧选择时的热位移。（注意：由于管系中可能有非线性约束的影响， CAESARII进行的不是一个真正的“自由-热态”工况分析，而是一个“弹簧位移下的操作”工况 分析，它包括热态载荷、重量载荷和在约束重量作用下的弹簧热态载荷。因为管系的重量载荷和 弹簧热态载荷基本上相互抵消，这样有效地造成一个只有热态的工况，而不考虑非线性作用。） ③利用从约束-重量计算得出的热态载荷和自由-热态得到的位移，对每个点从上述弹簧表中选择一 个弹簧，利用弹簧刚度来确定安装所需冷态载荷（预置的弹簧载荷）。
④通过在每个弹簧作用点增加一个刚度等于弹簧刚度的约束并且通过增加弹簧预置载荷（冷态载 荷）作为在持续载荷工况起作用的力来调整模型以反映弹簧的存在，然后重新分析所有载荷工况 以获得弹簧真实存在时的效应。
只要用户在管系中指定弹簧，上述四个步骤（除了确定弹簧支吊架的位置）将由CAESARll自动完成。
§3.5．弹簧支吊架设计说明
1） 如果内装比重小于1.0的液体管系需要作水压试验，通常在水压试验期间弹簧支吊架的定位块不应
拆除，所选用的弹簧零部件（管卡、吊杆等）和支架结构必须能够承受水压试验载荷，而水压试
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验载荷通常应作为这些支架的控制载荷。
2） 在指定弹簧支吊架的热态和冷态载荷时，附加零部件的预期重量应加到CAESARII的计算载荷上，
特别是：当认为这些重量很重要时（如在大管卡或由型钢制成的吊架组件的情况），弹簧必须同时
支承零部件；如果在定义弹簧参数时没有考虑这点，管系的重量载荷将由于弹簧零部件的重量而 造成不平衡。
3） 为了保证管子不至于运动太大而从管架上掉下来，在设计管架时必须考虑弹簧支吊架位置的水平 位移，另外，弹簧制造商往往限制弹簧吊在一个6度的范围内。当水平位移特别大时，建议将支 架安装在偏置的位置以减小在冷态和热态位置时支架垂直作用线的偏差。
4） 在由于不平衡冷态载荷造成的法兰配合问题使得安装有困难时，最好在现场调整弹簧以考虑一旦 系统开车后的热态载荷。在管口操作载荷不是主要因素，而法兰配合问题是关心的主要问题时， CAESARII可以提供冷态载荷设计，其中在冷态工况，而不是在热态工况平衡重量载荷。 5） CAESARII提供同时计算弹簧的“理论”和“实际”冷态载荷的选项。理论冷态载荷是弹簧在安 装前必须被预置的载荷（通常这个工作在制造厂做，弹簧被定位块销住在这个载荷值）。只要在这
个位置没有垂直位移，这就是弹簧将在冷态工况施加给管系的载荷。因为与管系的重量载荷相比， 冷态载荷几乎总是不平衡的，在冷态工况下管系的这个位置将存在净载荷。如果这个净载荷较大， 或管系的柔性较大，管系将在这个载荷作用下产生位移，造成弹簧伸长或压缩，相应引起弹簧读 数的变化。弹簧载荷的新读数就是CAESARII计算的“实际”冷态载荷，或更简单地说：“理论” 冷态载荷就是在弹簧的制造厂订货单中指定的冷态载荷，而“实际”冷态载荷是在定位块被从初 始安装位置拉起后弹簧载荷的读数。如果在冷态位置调整或检验弹簧，或在安装位置而不是在工 厂设定弹簧的冷态载荷时，实际安装载荷工况是很重要的。
6） 过多地使用弹簧将造成由于缺少约束刚度而使管系动态不稳定（低自然频率）。这些管系本质上没
有水平支架，而有很小的垂直刚度以限制Y方向的位移。注意：恒力弹簧支吊架对管系没有动态 影响。
7） 由于管系的不平衡部分将会以其它管架为轴而旋转，在约束一重量情况下选定的弹簧位置可能实