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(diǎn)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。
集水槽為地面式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),位于高位收水冷卻塔收水裝置下。其所受荷載為:自重: 25 kN/m集水槽內(nèi)水壓力: 為水深的線性函數(shù),大為140 kN/m風(fēng)荷載:基本風(fēng)壓:0.40 kPa集中荷載:單層配水槽傳來的集中荷載。集水槽內(nèi)水壓力作為面荷載作用于集水槽側(cè)壁及底板,風(fēng)荷載作為面荷載作用于集水槽側(cè)壁,單層配水槽傳來的集中荷載作用于集水槽暗框架頂梁上。
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(yùn)行,僅受風(fēng)荷載。 工況2:集水槽修建完成后,投入正常運(yùn)行,不受風(fēng)荷載。 工況3:集水槽修建完成后,投入正常運(yùn)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。
對于集水槽樁基而言,三維有限元仿真計算,能準(zhǔn)確計算出每根樁的樁頂豎向力及水平力,進(jìn)行樁基優(yōu)化布置和選型設(shè)計。
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