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整體,共同受力。
以重慶地區(qū)某工程高位收水冷卻塔中央豎井左側(cè)集水槽進(jìn)行有限元三維建模,進(jìn)行有限元整體結(jié)構(gòu)計算。集水槽底板、側(cè)壁采用Shell181 三維殼單元,暗框架柱、框架頂梁、拉梁,承臺梁及灌注樁均采用Bea m188 三維梁單元。Shell181 及Bea m188 單元能很好地模擬集水槽各部分構(gòu)件。同時,在后處理時能提取集水槽側(cè)壁、底板、暗框架柱及梁的彎矩、剪力及軸力,方便直接用于結(jié)構(gòu)設(shè)計,進(jìn)行配筋計算。三維模型中shell181 殼單元共有7342 個,Bea m188 梁單元共計782 個。
集水槽有限元分析時分三種工況設(shè)計: 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。
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)行配筋計算。
通過有限元三維仿真計算分析可知,集水槽壁板豎向及水平向同時承受彎矩和拉力,應(yīng)按拉彎構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計;能準(zhǔn)確計算出暗框架各構(gòu)件所受的彎矩、拉力或壓力,對暗框架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,減少集水槽混凝土工程量,節(jié)省工程造價。
對于集水槽樁基而言,三維有限元仿真計算,能準(zhǔn)確計算出每根樁的樁頂豎向力及水平力,進(jìn)行樁基優(yōu)化布置和選型設(shè)計。
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