集水槽為地面式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),百萬機組集水槽的高度在14 ~23 m,根據(jù)高位收水冷卻塔淋水構(gòu)架的柱網(wǎng)間距,沿集水槽縱向布置暗框架,暗框架頂梁上擱置單層配水槽,暗框架沿高度方向從上至下一定間距設(shè)置拉梁。暗框架與集水槽形成一個整體,共同受力。
集水槽主要承受集水槽內(nèi)的內(nèi)水壓力作用,其次是單層配水槽傳來的集中荷載及風(fēng)荷載。內(nèi)水壓力隨水深增加,壓力越大,在內(nèi)水壓力作用下,集水槽壁板同時承受彎矩與拉力作用。采用傳統(tǒng)平面假定方法不易準(zhǔn)確計算出集水槽壁板承受的拉力,且不能根據(jù)水壓力的特點進(jìn)行變截面設(shè)計,同時忽略了暗框架與集水槽壁板作為一個整體,共同承受內(nèi)水壓力。
對于暗框架而言,采用傳統(tǒng)平面假定計算,暗框架布置間距范圍的內(nèi)水壓力全部由暗框架承受。由此計算計算出的暗框架結(jié)構(gòu)尺寸偏大,忽略了集水槽側(cè)壁共同受力的作用,計算方法偏保守。不能達(dá)到優(yōu)化設(shè)計,節(jié)省工程造價的目的。
以重慶地區(qū)某工程高位收水冷卻塔中央豎井左側(cè)集水槽進(jìn)行有限元三維建模,進(jìn)行有限元整體結(jié)構(gòu)計算。集水槽底板、側(cè)壁采用Shell181 三維殼單元,暗框架柱、框架頂梁、拉梁,承臺梁及灌注樁均采用Bea m188 三維梁單元。Shell181 及Bea m188 單元能很好地模擬集水槽各部分構(gòu)件。同時,在后處理時能提取集水槽側(cè)壁、底板、暗框架柱及梁的彎矩、剪力及軸力,方便直接用于結(jié)構(gòu)設(shè)計,進(jìn)行配筋計算。三維模型中shell181 殼單元共有7342 個,Bea m188 梁單元共計782 個。
集水槽有限元分析時分三種工況設(shè)計: 工況1 :集水槽修建完成后,未投入運行,僅受風(fēng)荷載。 工況2:集水槽修建完成后,投入正常運行,不受風(fēng)荷載。 工況3:集水槽修建完成后,投入正常運行,受風(fēng)荷載。 內(nèi)力分析中,取以上3 種工況中不利組合進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。
在上述荷載及工礦組合下,采用ANSYS 有限元軟件進(jìn)行靜力計算,通過后處理后便能對集水槽各部分構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計。集水槽內(nèi)力分析可以分為集水槽壁板和暗框架( 包括暗框架柱、暗框架頂梁、拉梁及承臺梁)。
高位收水冷卻塔集水槽為地面式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。集水槽壁板和暗框架作為一個整體共同承受槽內(nèi)水壓力、風(fēng)荷載及單層配水槽傳來的集中荷載。采用傳統(tǒng)的平面假定計算方法難以準(zhǔn)確計算出集水槽壁板所受拉力,進(jìn)行變截面設(shè)計;不能對暗框架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
通過有限元三維仿真計算分析可知,集水槽壁板豎向及水平向同時承受彎矩和拉力,應(yīng)按拉彎構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計;能準(zhǔn)確計算出暗框架各構(gòu)件所受的彎矩、拉力或壓力,對暗框架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,減少集水槽混凝土工程量,節(jié)省工程造價。
出水堰槽的設(shè)置方式及位置在現(xiàn)行設(shè)計水力負(fù)荷和停留時間下是影響出水水質(zhì)的一個主要因素 , 上述試驗數(shù)據(jù)雖然進(jìn)一步驗證了由污水處理廠運行維護(hù)與管理等相關(guān)文章提出的圓形中心進(jìn)水二沉池出水水質(zhì)位置不在靠近池壁處這一現(xiàn)象 ,但理論上還沒有較全面的解釋和分析 ,仍然有深入研究的必要。
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