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。

在上述荷載及工礦組合下，采用ANSYS 有限元軟件進(jìn)行靜力計算，通過后處理后便能對集水槽各部分構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計。集水槽內(nèi)力分析可以分為集水槽壁板和暗框架( 包括暗框架柱、暗框架頂梁、拉梁及承臺梁)。

在工程應(yīng)用中 ,為確保沉淀效果和出水水質(zhì) ,設(shè)計除依照規(guī)范盡可能減少堰上負(fù)荷外 ,還避免堰的設(shè)置位置不當(dāng)對出水帶來的影響 ,應(yīng)避免采用外置單側(cè)堰方式出水; 二沉池出水設(shè)計為內(nèi)置雙側(cè)堰出水時 ,也宜設(shè)計離池壁 2～ 3 m處。 另外二沉池出水堰槽設(shè)計平衡孔時 ,也應(yīng)在設(shè)計中選擇適當(dāng)?shù)挠嬎惴椒ù_定 ,使二沉池出水槽和溢流堰處在合理的運行狀態(tài)。

按給水澄清池環(huán)行集水槽計算公式計算得出堰上水頭為 0. 03 m ,跌水頭為 0. 07 m , h 值按經(jīng)驗取值為 0. 1 m。 結(jié)合寶洲污水處理廠二沉池工程實例,經(jīng)計算孔徑值為 19 mm。 而該項工程開孔為 40 mm ,可以看出與計算值的明顯差異 ,成為導(dǎo)致沉淀后的出水大部分直接從底部平衡孔流出 ,設(shè)計均勻分布的三角堰作用降低的根本原因。為解決三角堰不能均勻集水的現(xiàn)象 ,主要的措施只能是減少平衡孔數(shù)。 按式 ( 2)計算 ,平衡孔數(shù)只有17個。為此本項工程在實際的運行中的平衡孔現(xiàn)已減少了 60個 ,其配水的均勻性及出水水質(zhì)均得到了較大的改善。

隨著我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)發(fā)展，對電力的需求不斷加大。國內(nèi)火力發(fā)電廠百萬機(jī)組新建工程陸續(xù)增多，超大型自然通風(fēng)冷卻塔逐漸受到火力發(fā)電相關(guān)人士的重視。根據(jù)國家節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)的要求，具有明顯節(jié)能、降噪優(yōu)勢的高位水收水冷卻塔具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是隨著高位收水冷卻塔逐步國產(chǎn)化后，其優(yōu)勢更加明顯。

高位收水冷卻塔集水槽為地面式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。集水槽壁板和暗框架作為一個整體共同承受槽內(nèi)水壓力、風(fēng)荷載及單層配水槽傳來的集中荷載。采用傳統(tǒng)的平面假定計算方法難以準(zhǔn)確計算出集水槽壁板所受拉力，進(jìn)行變截面設(shè)計；不能對暗框架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。