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。

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構尺寸偏大，忽略了集水槽側壁共同受力的作用，計算方法偏保守。不能達到優(yōu)化設計，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。

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(nèi)力分析及結構設計。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)。

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?、?、②軸線跨中(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。

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，應按拉彎構件進行結構設計；能準確計算出暗框架各構件所受的彎矩、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。

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。

二沉池集水槽是污水沉淀過程中泥水、固液分離的后一道環(huán)節(jié)和工序,在實際的工程設計中,常見有3種布置形式: 內(nèi)置雙側堰式、內(nèi)置單側堰式、外置單側堰式 。內(nèi)置單側堰式、外置單側堰式均為單側堰進水,設計堰上負荷基本一致,從構造和水力條件來看,兩者沒有明顯的優(yōu)劣之分。內(nèi)置雙側堰式的集水槽因堰上負荷小、出水水質好而應用較多。 但在近的工程設計與應用中發(fā)現(xiàn)雙側堰進水集水槽主要存在2個現(xiàn)象:
因集水槽內(nèi)平衡孔開孔過大使三角堰均勻集水作用降低。 為此在泉州市水質凈化中心的大力幫助下,結合泉州寶洲污水處理廠二沉池運行時出現(xiàn)的問題和現(xiàn)象進行了試驗及分析。