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集水槽主要承受集水槽内的内水压力作用，其次是单层配水槽传来的集中荷载及风荷载。内水压力随水深增加，压力越大，在内水压力作用下，集水槽壁板同时承受弯矩与拉力作用。采用传统平面假定方法不易准确计算出集水槽壁板承受的拉力，且不能根据水压力的特点进行变截面设计，同时忽略了暗框架与集水槽壁板作为一个整体，共同承受内水压力。
对于集水槽的桩基布置，传统的竖向荷载平均法计算出的桩数偏多，不易准确计算出桩承受的水平力。由集水槽结构形式及受力特点分析可以看出，集水槽各部分构件之间是相互协同作用，共同承受集水槽内水压力及其他荷载。平面假定简化计算只能顾此失彼，不能进行整体计算。因此，为准确真实地模拟集水槽结构整体受力的特性，满足结构优化设计的目的，集水槽的结构设计有必要采用三维有限元整体分析计算。
以重庆地区某工程高位收水冷却塔中央竖井左侧集水槽进行有限元三维建模，进行有限元整体结构计算。集水槽底板、侧壁采用Shell181 三维壳单元，暗框架柱、框架顶梁、拉梁，承台梁及灌注桩均采用Bea m188 三维梁单元。Shell181 及Bea m188 单元能很好地模拟集水槽各部分构件。同时，在后处理时能提取集水槽侧壁、底板、暗框架柱及梁的弯矩、剪力及轴力，方便直接用于结构设计，进行配筋计算。三维模型中shell181 壳单元共有7342 个，Bea m188 梁单元共计782 个。
集水槽有限元分析时分三种工况设计:
工况1 ：集水槽修建完成后，未投入运行，仅受风荷载。
工况2：集水槽修建完成后，投入正常运行，不受风荷载。
工况3：集水槽修建完成后，投入正常运行，受风荷载。
内力分析中，取以上3 种工况中不利组合进行结构设计。
沿集水槽长度方向( 水 力及弯矩，为拉弯构件，承台梁的大弯矩为平向)，暗框架柱类似于集水槽壁板的支座，集3077 kN · m，大轴向拉力为1258 kN。
水槽壁板的水平与竖向弯矩图类似于连续梁，但与连续梁弯矩不同之处在于，集水槽壁板同时受拉力，且集水槽水平向的拉力远大于竖向所受拉力。水平向大弯矩为－258 kN · m/m，大拉力为687 kN/m ；竖向大弯矩为465 kN · m/m，大拉力为113 kN/m。因此，集水槽壁板应按拉弯构件进行配筋计算。
对于集水槽桩基而言，三维有限元仿真计算，能准确计算出每根桩的桩顶竖向力及水平力，进行桩基优化布置和选型设计。
二沉池集水槽是污水沉淀过程中泥水、固液分离的后一道环节和工序,在实际的工程设计中,常见有3种布置形式: 内置双侧堰式、内置单侧堰式、外置单侧堰式 。内置单侧堰式、外置单侧堰式均为单侧堰进水,设计堰上负荷基本一致,从构造和水力条件来看,两者没有明显的优劣之分。内置双侧堰式的集水槽因堰上负荷小、出水水质好而应用较多。 但在近的工程设计与应用中发现双侧堰进水集水槽主要存在2个现象:
按给水澄清池环行集水槽计算公式计算得出堰上水头为 0. 03 m ,跌水头为 0. 07 m , h 值按经验取值为 0. 1 m。 结合宝洲污水处理厂二沉池工程实例,经计算孔径值为 19 mm。 而该项工程开孔为 40 mm ,可以看出与计算值的明显差异 ,成为导致沉淀后的出水大部分直接从底部平衡孔流出 ,设计均匀分布的三角堰作用降低的根本原因。为解决三角堰不能均匀集水的现象 ,主要的措施只能是减少平衡孔数。 按式 ( 2)计算 ,平衡孔数只有17个。为此本项工程在实际的运行中的平衡孔现已减少了 60个 ,其配水的均匀性及出水水质均得到了较大的改善。
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