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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。
在上述荷载及工矿组合下，采用ANSYS 有限元软件进行静力计算，通过后处理后便能对集水槽各部分构件进行内力分析及结构设计。集水槽内力分析可以分为集水槽壁板和暗框架( 包括暗框架柱、暗框架顶梁、拉梁及承台梁)。
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。
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:
一般的二沉池和集水槽较多地采用玻璃钢或不锈钢材料 ,为减少浮力对这类集水槽产生的影响 ,集水槽应设平衡孔。 泉州宝洲污水处理厂一期规模为5.0万 m3 /d, K总 = 1. 3,现有 2座圆形辐流二沉池即采用了不锈钢材料做集水槽和三角堰板 ,集水槽采用双侧集水环行集水槽 ,环行槽每 4. 5°开一个平衡孔 ,孔径为 40 mm,共 80孔。 实际运行过程中沉淀后出水很大比例均从平衡孔中冒出 ,三角溢流堰出水较少从而影响出水水质。 为解决平衡孔开设影响三角堰均匀溢流出水的问题 ,结合泉州宝洲污水处理厂二沉池平衡孔的开设方式 ,平衡孔的水量可按薄壁小孔口淹没出流公式进行计算 ,平衡孔对三角堰进水的影响按 5% 以内考虑 ,则计算平衡孔孔径经推导计算表达式可写为nd2 = 0. 023 2K总 Q / h1 /2 ( 2) 式中 , n 为平衡孔数; d 为平衡孔孔径 ( m ); K总为污水总变化系数; Q 为单座二沉池设计污水量 ( m3 /s)。
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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