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消化池结构分析与应用研究

高海  
【摘要】: 消化池是污水处理厂中的关键构筑物,属体型高、重量大、构造及受力情况复杂的特种结构,本文的目的在于对其进行深入的分析和研究以指导实践。 本文以实际工程为背景,建立了包括上部结构、桩基与土在内的整体数学模型,利用现有大型有限元分析软件-ANSYS,对柱形消化池和卵形消化池进行静、动力分析。给出了与工程实际相匹配的静动力参数;分析中考虑了桩土—结构相互作用;在理论上进行了深入研究,得出了可靠的分析结果。主要创新工作与成果包括以下几个方面: 1、本文以实际工程为背景,利用现有大型通用有限元分析软件对消化池进行静、动力分析,得出可靠的分析结果,为实际工程设计提出一些建议,从而为消化池设计提供可靠的计算和分析依据。 2、本文在为消化池配置预应力钢筋时,采用等效荷载法把每束预应力钢筋等效到该束钢筋作用的范围内,然后施加于消化池的池壁,推导出了等效荷载的公式,从而得到了比较合理的池壁控制内力。 3、在建立卵形消化池计算模型时,首次提出将均匀变化的池壁厚度模拟成沿高度变化的二次曲线,有效提高了模型的精确度。在建立相互作用模型时,将整个下部区域划分为桩土区、近土区和地基无限域远土区。将桩土区模拟为正交各向异性体等效单元;用轴向弹簧-阻尼器单元模拟了粘弹性人工边界。首次将相互作用理论用于卵形消化池分析。 4、本文采用的三维直接有限元建模的方式,更好地体现了平移和扭转的耦合反应。首次将分枝模态-二步分析法应用于桩土-消化池动力相互作用分析的实用研究:不是简单地由结构的粗划分过渡到要进行研究的细划分,而是直接模拟实际结构建立简化模型,并能满足实际工程需要的精度。 5、本文还提供了利用ANSYS进行消化池静动力分析的命令流,方便设计人员参考使用。文中采用的桩土-消化池相互作用体系动力计算方法,对其他建筑结构的抗震分析也具有一定的参考价值。


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