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構形式及受力特點。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。
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(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。
沿集水槽長度方向( 水 力及彎矩,為拉彎構件,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,能準確計算出每根樁的樁頂豎向力及水平力,進行樁基優(yōu)化布置和選型設計。
隨著我國的經(jīng)濟建設持續(xù)發(fā)展,對電力的需求不斷加大。國內(nèi)火力發(fā)電廠百萬機組新建工程陸續(xù)增多,超大型自然通風冷卻塔逐漸受到火力發(fā)電相關人士的重視。根據(jù)國家節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟的要求,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。
集水槽為地面式鋼筋混凝土結構,位于高位收水冷卻塔收水裝置下。其所受荷載為:自重: 25 kN/m集水槽內(nèi)水壓力: 為水深的線性函數(shù),大為140 kN/m風荷載:基本風壓:0.40 kPa集中荷載:單層配水槽傳來的集中荷載。集水槽內(nèi)水壓力作為面荷載作用于集水槽側壁及底板,風荷載作為面荷載作用于集水槽側壁,單層配水槽傳來的集中荷載作用于集水槽暗框架頂梁上。
集水槽整體位移變形可以看出,集水槽暗框架在⑥軸線變形大,集水槽壁板在①、②與⑤、⑥軸線之間變形大。集水槽的大變形約為14 mm。集水槽壁板內(nèi)力分析?、佟ⅱ谳S線跨中(X=10.4 m)、⑤、⑥軸線跨中(X=43.2 m) 及沿集水槽高度方向(Z=5.0 m) 處進行內(nèi)力分析。集水槽壁板豎向、水平向均同時承受拉力和彎矩。水平向所受拉力大于豎向,越靠近集水槽底部,水壓力越大,水平向所受約束也約大,所受的拉力越大,大拉了為657 kN/m,彎矩大約-267 kN · m/m。
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構設計。
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,其結構設計采用傳統(tǒng)的平面假定計算不能滿足集水槽結構設計安全經(jīng)濟的要求。
高位收水冷卻塔集水槽為地面式鋼筋混凝土結構。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確計算出集水槽壁板所受拉力,進行變截面設計;不能對暗框架進行優(yōu)化設計。
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