对于暗框架而言，采用传统平面假定计算，暗框架布置间距范围的内水压力全部由暗框架承受。由此计算计算出的暗框架结构尺寸偏大，忽略了集水槽侧壁共同受力的作用，计算方法偏保守。不能达到优化设计，节省工程造价的目的。
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。
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。
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。
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。
因集水槽内平衡孔开孔过大使三角堰均匀集水作用降低。 为此在泉州市水质净化中心的大力帮助下,结合泉州宝洲污水处理厂二沉池运行时出现的问题和现象进行了试验及分析。
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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