以重慶地區(qū)某工程高位收水冷卻塔中央豎井左側集水槽進行有限元三維建模，進行有限元整體結構計算。集水槽底板、側壁采用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件。同時，在后處理時能提取集水槽側壁、底板、暗框架柱及梁的彎矩、剪力及軸力，方便直接用于結構設計，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。

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。

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。

一般的二沉池和集水槽較多地采用玻璃鋼或不銹鋼材料 ,為減少浮力對這類集水槽產生的影響 ,集水槽應設平衡孔。 泉州寶洲污水處理廠一期規(guī)模為5.0萬 m3 /d, K總 = 1. 3,現有 2座圓形輻流二沉池即采用了不銹鋼材料做集水槽和三角堰板 ,集水槽采用雙側集水環(huán)行集水槽 ,環(huán)行槽每 4. 5°開一個平衡孔 ,孔徑為 40 mm,共 80孔。 實際運行過程中沉淀后出水很大比例均從平衡孔中冒出 ,三角溢流堰出水較少從而影響出水水質。 為解決平衡孔開設影響三角堰均勻溢流出水的問題 ,結合泉州寶洲污水處理廠二沉池平衡孔的開設方式 ,平衡孔的水量可按薄壁小孔口淹沒出流公式進行計算 ,平衡孔對三角堰進水的影響按 5% 以內考慮 ,則計算平衡孔孔徑經推導計算表達式可寫為nd2 = 0. 023 2K總 Q / h1 /2 ( 2) 式中 , n 為平衡孔數; d 為平衡孔孔徑 ( m ); K總為污水總變化系數; Q 為單座二沉池設計污水量 ( m3 /s)。

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)。