集水槽為地面式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),百萬(wàn)機(jī)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(gè)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(lái)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(shí)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(jì)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(jì),同時(shí)忽略了暗框架與集水槽壁板作為一個(gè)整體,共同承受內(nèi)水壓力。
對(duì)于暗框架而言,采用傳統(tǒng)平面假定計(jì)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(jì)算計(jì)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(jì)算方法偏保守。不能達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì),節(jié)省工程造價(jià)的目的。
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:?jiǎn)螌优渌蹅鱽?lái)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(lái)的集中荷載作用于集水槽暗框架頂梁上。
集水槽整體位移變形可以看出,集水槽暗框架在⑥軸線變形大,集水槽壁板在①、②與⑤、⑥軸線之間變形大。集水槽的大變形約為14 mm。集水槽壁板內(nèi)力分析?、?、②軸線跨中(X=10.4 m)、⑤、⑥軸線跨中(X=43.2 m) 及沿集水槽高度方向(Z=5.0 m) 處進(jìn)行內(nèi)力分析。集水槽壁板豎向、水平向均同時(shí)承受拉力和彎矩。水平向所受拉力大于豎向,越靠近集水槽底部,水壓力越大,水平向所受約束也約大,所受的拉力越大,大拉了為657 kN/m,彎矩大約-267 kN · m/m。
沿集水槽長(zhǎng)度方向( 水 力及彎矩,為拉彎構(gòu)件,承臺(tái)梁的大彎矩為平向),暗框架柱類似于集水槽壁板的支座,集3077 kN · m,大軸向拉力為1258 kN。
水槽壁板的水平與豎向彎矩圖類似于連續(xù)梁,但與連續(xù)梁彎矩不同之處在于,集水槽壁板同時(shí)受拉力,且集水槽水平向的拉力遠(yuǎn)大于豎向所受拉力。水平向大彎矩為-258 kN · m/m,大拉力為687 kN/m ;豎向大彎矩為465 kN · m/m,大拉力為113 kN/m。因此,集水槽壁板應(yīng)按拉彎構(gòu)件進(jìn)行配筋計(jì)算。
通過(guò)有限元三維仿真計(jì)算分析可知,集水槽壁板豎向及水平向同時(shí)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(jì);能準(zhǔn)確計(jì)算出暗框架各構(gòu)件所受的彎矩、拉力或壓力,對(duì)暗框架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),減少集水槽混凝土工程量,節(jié)省工程造價(jià)。
在工程應(yīng)用中 ,為確保沉淀效果和出水水質(zhì) ,設(shè)計(jì)除依照規(guī)范盡可能減少堰上負(fù)荷外 ,還避免堰的設(shè)置位置不當(dāng)對(duì)出水帶來(lái)的影響 ,應(yīng)避免采用外置單側(cè)堰方式出水; 二沉池出水設(shè)計(jì)為內(nèi)置雙側(cè)堰出水時(shí) ,也宜設(shè)計(jì)離池壁 2~ 3 m處。 另外二沉池出水堰槽設(shè)計(jì)平衡孔時(shí) ,也應(yīng)在設(shè)計(jì)中選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法確定 ,使二沉池出水槽和溢流堰處在合理的運(yùn)行狀態(tài)。