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集水槽为地面式钢筋混凝土结构,百万机组集水槽的高度在14 ~23 m,根据高位收水冷却塔淋水构架的柱网间距,沿集水槽纵向布置暗框架,暗框架顶梁上搁置单层配水槽,暗框架沿高度方向从上至下一定间距设置拉梁。暗框架与集水槽形成一个整体,共同受力。
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。
集水槽为地面式钢筋混凝土结构,位于高位收水冷却塔收水装置下。其所受荷载为:自重: 25 kN/m集水槽内水压力: 为水深的线性函数,大为140 kN/m风荷载:基本风压:0.40 kPa集中荷载:单层配水槽传来的集中荷载。集水槽内水压力作为面荷载作用于集水槽侧壁及底板,风荷载作为面荷载作用于集水槽侧壁,单层配水槽传来的集中荷载作用于集水槽暗框架顶梁上。
集水槽整体位移变形可以看出,集水槽暗框架在⑥轴线变形大,集水槽壁板在①、②与⑤、⑥轴线之间变形大。集水槽的大变形约为14 mm。集水槽壁板内力分析取①、②轴线跨中(X=10.4 m)、⑤、⑥轴线跨中(X=43.2 m) 及沿集水槽高度方向(Z=5.0 m) 处进行内力分析。集水槽壁板竖向、水平向均同时承受拉力和弯矩。水平向所受拉力大于竖向,越靠近集水槽底部,水压力越大,水平向所受约束也约大,所受的拉力越大,大拉了为657 kN/m,弯矩大约-267 kN · m/m。
通过有限元三维仿真计算分析可知,集水槽壁板竖向及水平向同时承受弯矩和拉力,应按拉弯构件进行结构设计;能准确计算出暗框架各构件所受的弯矩、拉力或压力,对暗框架进行优化设计,减少集水槽混凝土工程量,节省工程造价。
在工程应用中 ,为确保沉淀效果和出水水质 ,设计除依照规范尽可能减少堰上负荷外 ,还避免堰的设置位置不当对出水带来的影响 ,应避免采用外置单侧堰方式出水; 二沉池出水设计为内置双侧堰出水时 ,也宜设计离池壁 2~ 3 m处。 另外二沉池出水堰槽设计平衡孔时 ,也应在设计中选择适当的计算方法确定 ,使二沉池出水槽和溢流堰处在合理的运行状态。
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