集水槽主要承受集水槽内的内水压力作用，其次是单层配水槽传来的集中荷载及风荷载。内水压力随水深增加，压力越大，在内水压力作用下，集水槽壁板同时承受弯矩与拉力作用。采用传统平面假定方法不易准确计算出集水槽壁板承受的拉力，且不能根据水压力的特点进行变截面设计，同时忽略了暗框架与集水槽壁板作为一个整体，共同承受内水压力。
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。
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。
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)。
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。
