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。
以重慶地區(qū)某工程高位收水冷卻塔集水槽為例,介紹高位收水冷卻塔集水槽的結(jié)構(gòu)形式及受力特點。重慶地區(qū)某工程冷卻塔采用高位收水冷卻塔,集水槽斷面尺寸(B×H):5.6 ×14.0 m,其地基形式為樁基。
出水堰槽的設(shè)置方式及位置在現(xiàn)行設(shè)計水力負(fù)荷和停留時間下是影響出水水質(zhì)的一個主要因素 , 上述試驗數(shù)據(jù)雖然進(jìn)一步驗證了由污水處理廠運行維護(hù)與管理等相關(guān)文章提出的圓形中心進(jìn)水二沉池出水水質(zhì)位置不在靠近池壁處這一現(xiàn)象 ,但理論上還沒有較全面的解釋和分析 ,仍然有深入研究的必要。
對于暗框架而言,采用傳統(tǒng)平面假定計算,暗框架布置間距范圍的內(nèi)水壓力全部由暗框架承受。由此計算計算出的暗框架結(jié)構(gòu)尺寸偏大,忽略了集水槽側(cè)壁共同受力的作用,計算方法偏保守。不能達(dá)到優(yōu)化設(shè)計,節(jié)省工程造價的目的。
對于集水槽的樁基布置,傳統(tǒng)的豎向荷載平均法計算出的樁數(shù)偏多,不易準(zhǔn)確計算出樁承受的水平力。由集水槽結(jié)構(gòu)形式及受力特點分析可以看出,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。平面假定簡化計算只能顧此失彼,不能進(jìn)行整體計算。因此,為準(zhǔn)確真實地模擬集水槽結(jié)構(gòu)整體受力的特性,滿足結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的目的,集水槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計有必要采用三維有限元整體分析計算。
沿集水槽長度方向( 水 力及彎矩,為拉彎構(gòu)件,承臺梁的大彎矩為平向),暗框架柱類似于集水槽壁板的支座,集3077 kN · m,大軸向拉力為1258 kN。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。
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。
高位收水冷卻塔不同于常規(guī)濕冷塔之處主要在于取消了常規(guī)濕冷卻塔底部的集水池和雨區(qū),而在填料層底部直接采用高位收水裝置。在正常運行情況下,其內(nèi)全部盛滿循環(huán)冷卻水,其結(jié)構(gòu)設(shè)計采用傳統(tǒng)的平面假定計算不能滿足集水槽結(jié)構(gòu)設(shè)計安全經(jīng)濟(jì)的要求。
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。
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