研究大型污水处理厂消化池结构设计

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1、研究大型污水处理厂消化池结构设计　　摘要：本文作者通过国内自主研发的strat限元软件，主要就大型污水处理厂消化池结构设计的模型建立进行了计算分析。作为建筑结构软件，它与其他软件一样用起来非常方便，能够任意进行较为复杂的结构建模和计算，能按照多种规范的要求进行结构整体验算和内力调整。关键词：大型污水处理厂；消化池；结构模型；内力分析中图分类号：U664.9+2文献标识码：A文章编号：引言本文作者通过国内自主研发的strat限元软件，主要就大型污水处理厂消化池结构设计的模型建立进行了计算分析。该大型污水处理厂工程是西南地区最大的污水厂，而该工程系统中最

2、重要的组成部分就是消化池构筑物部分，只有将这一部分进行合理设计，才能得到最终满意的结果。1工程概况某大型污水处理厂污泥系统总共有3座消化池，每池总容积达11000立方米。由底板、底环梁、圆柱壳、上环梁、锥壳、肩室、集气室、顶板等单元构件所组成，总高度为12m，池内直径17m，结构底板顶标高356.000。2消化池结构内力分析与计算62.1strat建筑结构软件的特点strat作为结构设计通用软件，在结构设计中具有丰富的前后处理及计算部分功能，整个软件包分为3个模块：前处理Prep、计算模块strat、专用后处理模块Archi。作为建筑结构软件，它与其

3、他软件一样用起来非常方便，能够任意进行较为复杂的结构建模和计算，能按照多种规范的要求进行结构整体验算和内力调整。符合常规的建筑结构特点的参数设置，以下是对它的具体内容介绍：2.1.1前处理Prep。如同AutoCAD的操作方式，能用多种方式输入点、线、弧、梁、柱、4节点平面元、8节点块体元等等12种图形，20多种编辑命令，能输入12种类型各方向的线、面、体单元荷载，尤其方便地可输入预应力索单元，大大方便了目前水工结构的预应力水池的设计计算，这是许多大型通用有限元软件不能比拟的。2.1.2计算模块strat。计算速度快，占用空间小。这源于它合理的结构设

4、置，它采用预处理共轭梯度（PCG）迭代求解器和稀疏存储直接求解器相配合使用的方式。2.1.3后处理模块Archi。与通用软件的功能相匹配，能对多种结构类型根据不同的规范进行处理，也能处理同一工程同时具有多种结构类型的特殊结构。62.2材料的选用本工程消化池池体选用C40混凝土，非预应力钢筋为HRB335，预应力钢筋选用无粘结预应力钢绞线，钢绞线规格为705，锚具采用夹片式圆形锚具，千斤顶张拉，张拉方法为后张法，张拉控制应力为6con=0.75fptk=1395N/m㎡。2．3预应力损失计算2.3.1本工程由于是无粘结预应力消化池，考虑到材料和结构的特

5、殊性，总的预应力损失∑包括：①第一批预应力损失l:1）锚具变形和预应力钢筋内缩引起的预应力损失11=2conlf（/rc+）（1-x/lf）或con（kx+）=140.01N/mm2；）无粘结预应力筋与护套壁之间的摩擦引起的预应力损失12=（kx+）con=143.26N/mm2。②第二批预应力损失II：1）预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失13=0.2scon/fptk-0.575）con=62.25N/mm2。2.3.2混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失14=（35+280pc/fc’）/（1+15）=87.35N/mm2；总预应力损失值：1=

6、I+II=432.87N/mm2；有效预应力spe=1031.88N/mm2。2.4消化池荷载阐述，消化池上的荷载主要由两部分构成：可变荷载和永久荷载。可变负载一般包括气压、温度荷载、人群等因素，永久荷载一般包括加应力、池内水压、池外土压等因素。混凝土的自重取25kN/m3。②预加应力：由于strat软件提供了预应力梁单元，所以在输入时可以根据网格划分的大小，本次设计按水平每m6一个单元划分将预应力提供的力折算到每m梁单元上。实际计算中可以首先令每米预应力值为一个很小的值，建立模型进行计算，根据计算结果推出需要的预应力值，返回前处理Prep，输入适当

7、的预应力值，当然这一步骤需要几次反复才能得到一个比较满意的数值。③池内水压：污水容重按=10.5kN/mm3。④温度荷载：由于消化池在运行状况下，池内温度为35-38，根据热工计算，采用外保温措施，池内外温差考虑10，在strat是通过块体单元荷载来实现的。⑤池外土压：按土容重18kN/m3，内摩擦角30考虑。⑥气压：消化池在运行状况下池内工作压力为6kN/mm2，试压按1.5倍的工作压力，即9kN/mm2。⑦人群：按土容重4.5kN/㎡。⑧地震荷载：圆柱体的消化池结构，对称的平面，整体刚度极好，工程项目位于西安，抗震设防烈度8度，涉及地震加速度值0

8、.15，设计地震分组为第1组，这个设计只考虑了水平地震的作用，在strat软件中是通过自重惯性力、动水压力和