集水槽主要承受集水槽內的內水壓力作用，其次是單層配水槽傳來的集中荷載及風荷載。內水壓力隨水深增加，壓力越大，在內水壓力作用下，集水槽壁板同時承受彎矩與拉力作用。采用傳統(tǒng)平面假定方法不易準確計算出集水槽壁板承受的拉力，且不能根據水壓力的特點進行變截面設計，同時忽略了暗框架與集水槽壁板作為一個整體，共同承受內水壓力。
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偏多，不易準確計算出樁承受的水平力。由集水槽結構形式及受力特點分析可以看出，集水槽各部分構件之間是相互協(xié)同作用，共同承受集水槽內水壓力及其他荷載。平面假定簡化計算只能顧此失彼，不能進行整體計算。因此，為準確真實地模擬集水槽結構整體受力的特性，滿足結構優(yōu)化設計的目的，集水槽的結構設計有必要采用三維有限元整體分析計算。
在上述荷載及工礦組合下，采用ANSYS 有限元軟件進行靜力計算，通過后處理后便能對集水槽各部分構件進行內力分析及結構設計。集水槽內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)。
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，集水槽壁板應按拉彎構件進行配筋計算。
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 值按經驗取值為 0. 1 m。 結合寶洲污水處理廠二沉池工程實例,經計算孔徑值為 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 ,成為導致沉淀后的出水大部分直接從底部平衡孔流出 ,設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象 ,主要的措施只能是減少平衡孔數。 按式 ( 2)計算 ,平衡孔數只有17個。為此本項工程在實際的運行中的平衡孔現已減少了 60個 ,其配水的均勻性及出水水質均得到了較大的改善。
在工程應用中 ,為確保沉淀效果和出水水質 ,設計除依照規(guī)范盡可能減少堰上負荷外 ,還避免堰的設置位置不當對出水帶來的影響 ,應避免采用外置單側堰方式出水; 二沉池出水設計為內置雙側堰出水時 ,也宜設計離池壁 2～ 3 m處。 另外二沉池出水堰槽設計平衡孔時 ,也應在設計中選擇適當的計算方法確定 ,使二沉池出水槽和溢流堰處在合理的運行狀態(tài)。
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