集水槽為地面式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),百萬機(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)于集水槽的樁基布置,傳統(tǒng)的豎向荷載平均法計(jì)算出的樁數(shù)偏多,不易準(zhǔn)確計(jì)算出樁承受的水平力。由集水槽結(jié)構(gòu)形式及受力特點(diǎn)分析可以看出,集水槽各部分構(gòu)件之間是相互協(xié)同作用,共同承受集水槽內(nèi)水壓力及其他荷載。平面假定簡(jiǎn)化計(jì)算只能顧此失彼,不能進(jìn)行整體計(jì)算。因此,為準(zhǔn)確真實(shí)地模擬集水槽結(jié)構(gòu)整體受力的特性,滿足結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的,集水槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有必要采用三維有限元整體分析計(jì)算。
集水槽有限元分析時(shí)分三種工況設(shè)計(jì):
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(jì)。
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。
二沉池集水槽是污水沉淀過程中泥水、固液分離的后一道環(huán)節(jié)和工序,在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中,常見有3種布置形式: 內(nèi)置雙側(cè)堰式、內(nèi)置單側(cè)堰式、外置單側(cè)堰式 。內(nèi)置單側(cè)堰式、外置單側(cè)堰式均為單側(cè)堰進(jìn)水,設(shè)計(jì)堰上負(fù)荷基本一致,從構(gòu)造和水力條件來看,兩者沒有明顯的優(yōu)劣之分。內(nèi)置雙側(cè)堰式的集水槽因堰上負(fù)荷小、出水水質(zhì)好而應(yīng)用較多。 但在近的工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)雙側(cè)堰進(jìn)水集水槽主要存在2個(gè)現(xiàn)象: