集水槽主要承受集水槽內(nèi)的內(nèi)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(nèi)水壓力隨水深增加，壓力越大，在內(nèi)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(jù)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(nèi)水壓力。
以重慶地區(qū)某工程高位收水冷卻塔中央豎井左側(cè)集水槽進行有限元三維建模，進行有限元整體結(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)設計，進行配筋計算。三維模型中shell181 殼單元共有7342 個，Bea m188 梁單元共計782 個。
集水槽有限元分析時分三種工況設計: 工況1 ：集水槽修建完成后，未投入運行，僅受風荷載。 工況2：集水槽修建完成后，投入正常運行，不受風荷載。 工況3：集水槽修建完成后，投入正常運行，受風荷載。 內(nèi)力分析中，取以上3 種工況中不利組合進行結(jié)構(gòu)設計。
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(gòu)件進行內(nèi)力分析及結(jié)構(gòu)設計。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)。
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。
通過有限元三維仿真計算分析可知，集水槽壁板豎向及水平向同時承受彎矩和拉力，應按拉彎構(gòu)件進行結(jié)構(gòu)設計；能準確計算出暗框架各構(gòu)件所受的彎矩、拉力或壓力，對暗框架進行優(yōu)化設計，減少集水槽混凝土工程量，節(jié)省工程造價。
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