预应力蛋形消化池地下连续墙-土相互作用分析

整体上来综合评估结构 的性 能。
模拟 ， 刚性体的表面作为 目标面 ， 用Ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｌ ７ ０ 单元模拟 。
在我 国已建成 的蛋形消化池设计 中， 一般池体 高度在 ４ ０ ｉ ｎ ～
５ ０ ｍ， １ ／ ４埋入 地 下 ， 埋深 近 ８ ｍ～１ ０ ｍ， 有 的甚 至达 到 １ ２ ｍ～
ຫໍສະໝຸດ Baidu
，
２ Ｔ＝ ｌ ｐ Ｒ ｓ ｉ ｎ Ｏ ｄ Ｏ：２ ｐ Ｒ 。
１ ５ ｎ ｌ 。由于埋深大 ， 因此施工时需 对消化池 的地 下结构 进行基 坑 得：
’
ａ） 环 向预 应 力 等 效 图
ｂ） 径 向预 应 力等 效 图
图 ３ 无粘结预应力等效图 图 １ 采用桩基 的蛋形消化池
由上述分析可知 ， 等效荷 载与角度 ， ０有关 。 ２ ） 蛋形消化池流 固耦合分析 。 在文献 ［ ５ ］ ［ ６ ］ 中， 分析了蛋 形消化池 中盛有水体 时结构 的 自 振频率及在地震载荷作用下 的动 应力 ， 并 与国 内首次模 拟地震震 动 台试验 结果 进行 了比较 ， 证 明 了该 种建 模方 法 的正确 和合理
地下连续墙一般作 为地 下 围护 结构 ， 而兼 作 为 围护 、 基础 受 力的情况较少 。但工程实例表明使用该种 结构形 式 ， 较好 地解决
地下连续墙一 土相互作用是接触作 用 ， 这 是一种 高度非线性 了地基液化对结构 的影响 问题 和基坑 开挖时 对相邻 建筑 物 的保 作用 ， 有两个难 点 ： 首先是建立模 型之 前 ， 接触 区域表 面之间是接 护问题 ， 同时节约 了造价 。预应力混凝 土蛋形消 化池基 础抗震设 触 、 分开的或者是突然 变化 的无法 确定 ； 其次 接触作 用都 涉及摩
ｐ 百 １。
围护 。如果采用桩基支撑 ， 则在开挖基 坑过程 中还需考 虑边坡稳 同样 的， 径 向无粘 结 预应力 筋也 可等效 为纵 向均 布荷 载 。 见 定问题 。在较软土体 中 ， 地 下水 位高 时 ， 采 用桩 基时 一般 需进行 图 ３ ｂ ） 。根据平衡 条件 ： 土体加 固及隔水措施 ， 如图 １ 所示 。如 果采用地 下连续墙 作为蛋 ０ ＋ ａ
性 。这里简要描述有限元建模 的基 本原则 ： ａ ． 当消化 池中流体在 地震荷载下晃动 时 ， 由于重 力的作 用 ， 流体表 面总是 趋 向于其平
衡置 。为 了模拟这种效应 ， 流体表面单元 须考虑加 弹簧 。ｂ ． 接触
图 ２ 采用地下连续墙的蛋形消化池
处 的流体 和固体在法 向 自由度上 应保持一致 ， 而其他 方向位移则 不作约束 ， 即流体和固体间就可在切向产生相对 滑动 Ｊ 。 ３ ） 地下连续墙一土相互作用分析 Ｊ 。
１ 概 述
２ 考 虑流 固耦 合 的蛋 形 消化 池 地 下连 续 墙一 土相 互 作
近年来 ， 随着城市扩容发展 ， 城市污水处 理厂 日趋增多 ， 污水 用有 限元 分析 １ ） 预应力钢筋等效荷载 。 处理构筑物 的容 量也 日 趋 增大 。因此 ， 采用结 构设 计合 理 、 容 量 大、 经济 可靠 的消化池就 显得 十分重要 。与传统 的圆 柱形储液罐 蛋形消化池 的环 向预应力筋采 用无粘结预应 力筋 ， 等效 为环 施加预应力处半径为 Ｒ， 见图３ ａ ） ， 相 比， 预应 力蛋 形消化池 以其 在结构 外形 、 容量 和经 济效 益等方 向均 布荷 载。设施加预应力 ， 面 的优越性 ， 正逐步成 为污水 消化池池形的发展 方向［ １ － ３ ］ 。 设等效环 向均 布荷载为 ｐ， 则：
预 应 力 蛋 形 消 化 池 地 下 连 续 墙一土 相 互 作 用 分 析 ★
陈华 明
（ １ ． 中国建筑标准设 计研究院 ， 北京
诸 民 姜 毅
１ ０ ０ ０ ８ ２ ３ ； ． 海军上海营建办 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ８ ３ ）
１ ０ ０ ０ ４ ８ ； ２ ． 北京总参和 平村工程指挥部 ， 北京
摘
要： 通过 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ建立 整体模型 ， 分析 了预应力蛋形消化池的地下连续墙与土相互作 用以及流 固耦 合作用 ， 从整体上综合 考虑
了结构 的性能 ， 结 果表 明地 下连续墙作 为蛋形 消化 池的基础 ， 同时 又作为基坑 围护结构是安全 的。 关键词 ： 预应 力蛋形 消化池 ， 地下连续墙 ， 围护结构 中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４ ７ ６ ． ３ 文献标识码 ： Ａ
计时采用地下连续墙 比较合理 ， 同时更具创新性 Ｊ 。
擦， 摩擦作 用都 是非 线性 的 ， 这使得计算时 比较难 以收效 。 本文 采用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ建立 了整体模 型 ， 计算 预应 力蛋形 消化 池 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有三种接触方式 ： 点一 点 、 点一面 、 面一面。本文采 用 地下连续墙一土相互作用 的过程 中同时考虑 了流固耦合作 用 ， 从 面一 面接触单元 ， 即柔性 体 的表面作 为接 触面 ， 用Ｃ ｏ ｎ ｔ ａ １ ７ ３单元
第３ ９卷 第 ７期 ２ ０ １ ３年 ３月
Ｓ ＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣ Ｔ ＵＲ Ｅ
山 西 建 筑
Ｖ ｏ Ｉ ＿ ３ ９ Ｎｏ ． ７
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ３
・５ ５・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３） ０ ７ ． ０ ０ ５ ５ ． ０ ２
ｆ
形消化池 的基础 ， 同时又作 为基 坑围护结构 ， 一墙 两用 ， 则是一个 比较经济 、 安全 的方 案 ， 如 图２所示 。
得：
Ｊ ｐ Ｒ ｄ ￣ｉ ｎ Ｏ＝２ Ｔ ｅ ｏ ｓ ０ 。
Ｊ口
２Ｔｃ ｏ ｓ ０
ｃ ｏ ｓ Ｏ
．
Ｔ
ｐ
＝
／ ２ — ） ｓ ｉ ｎ （ ０ ． ／ ２ ） 一 Ｒ。 — ｓ ｉ ｎ （ ０＋ ０