水處理熱水池溫度應力有限元分析

摘 要：該專題通過有限元分析了兩個水工結構的溫度應力，說明露天水池結構由溫濕度作用引起的內力是不容忽視的，必須引起設計人員的足夠重視。

關鍵詞：露天水池 結構 溫濕度 內力

中圖分類號：TV621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-0-02

凈水或污水處理廠的水池投資約占土建投資的70%～80%，水池設計的慮安全性、適用性、耐久性和經濟合理性尤為重要。水池受力需要考慮水池自重、池內水壓力、池外土壓力、池內外溫差及濕差、地面堆載等荷載。池壁通常按照手冊計算水及土壓力、溫差等。架空熱水池底板的溫度應力，通常按經驗考慮，受力狀態缺乏理論分析。在北方冬夏溫差大，池壁應充分考慮溫、濕差產生的內力影響。依據《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程CECS138：2002》（簡稱《水池規程》），利用SAP2000有限元軟件，對兩個水池進行分析，為水池設計提供參考（圖1）。

1 工程概況

天津某廠二次平流沉淀池，平面為矩形，尺寸42.9 m×14.6 m，水池深3.9～4.15 m，地上3.6 m，冬季池內水溫30 ℃，水池無保溫措施。（水池剖面見圖1）

又天津某廠濃縮池，圓形，直徑12 m，高4.5 m，采用8根柱子支撐于直徑10 m的調節池上，調節池地上4 m。冬季池內水溫為35 ℃。（水池剖面見圖2）

2 混凝土池壁溫度、濕度應力應變關系

由于混凝土熱脹冷縮的特性：夏天池壁外側熱內側冷，壁板外側膨脹內側收縮，受池體整體約束，外側產生壓應力，內側產生拉應力；冬季，池內水溫高，存在壁面溫差，壁板內側膨脹外側收縮，受池體整體約束，則內側產生壓應力，外側產生拉應力。……