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[摘要]虹吸井属于核电厂排水冷却系统中的一个重要构筑物，由于工艺要求虹吸效应及内部排水空间导致其埋深较大，且内部较空旷。本文對虹吸井结构设计进行了初步剖析，为相关核电厂类似结构设计提供参考
[关键词]核电厂；虹吸井；结构设计
1、概述
该构筑物为某核电厂排水序列重要节点。（详见图1.1）平面尺寸约387m×405m，中间设隔墙，两排水序列各自独立。进水端板底标高-26.500m，出水端板底标高-19.800m，交接处设约5m高溢流堰。中间-9.500～-6.500标高设3m×685m中间夹层为配水渠，承接雨水及废液。虹吸井可保证上游不断流。形成虹吸效应。除夹层和中间隔墙外，内部不允许设较多支撑；此外，前后端墙体4×φ4.8m洞与2×φ6.5m洞，更是增大了结构设计难度。
2、荷载及荷载组合
虹吸井埋于地下，主要考虑土压力、水压力、顶板活荷、地面堆载及地震荷载等，除自重外均作为活荷计算。荷载编号详见表2.1。荷载参照相关规范[1][2][3]进行组合，详见表2.2～2.3。
3、建模计算
建模采用“理正复杂水池结构分析设计软件（30版）。按顶板、中间层、底板分层输入，自动分块编号计算，结果分块输出。应注意开洞定位及挑板的建立。前者因引起应力集中对配筋有较大影响，后者则影响抗浮计算不应简化。模型详见图3.1。
4、计算结果
4.1基础承载力与抗浮的计算
经过计算，基底控制压力269kPa，边角处最大基底压应力348Pa。地基经过修正后fa=1821.20kPa远大于控制压应力，地基承载力满足需求。对于较为空旷的地下构筑物，抗浮很多时候处于控制地位。个别情况下若内部有撑柱还要关注底板或者撑柱所连接顶板的局部抗浮。常有大型地下车库局部抗浮验算不足，底板或顶板被顶裂。此构筑物由于内部无撑柱，主要验算整体抗浮。经计算，总荷载519751.20kN、浮力408446.09kN，安全系数1.273>1.100，满足要求。
4.2重点部位配筋分析
底板连带挑板共分割为28个块，其中主体底板被平面中间隔墙和进水、出水不同标高分割为4大块。对-26.500m标高处编号为1、3的两块主体部分底板（厚度2.5m），板每延米配筋（下文墙板配筋量均为每延米数值）计算面积集中在5000～6125mm2.而对于-19.8m标高处编号为2、4的两块主体部分底板（厚度1.8m）每延米配筋计算面积集中在3600～4410mm2。由此可见近7m的高差对底板受力造成了较大影响，底板由1.8m到2.5m增厚近50%仍不足以抵消荷载增大带来的影响。配筋时应充分考虑荷载增加情况。
墙体主要分为进水端墙、出水端墙、侧墙、内侧分隔墙等各部分。其中侧墙又因不同底板深度划分为较深侧墙与较浅侧墙。对于内侧分割墙（墙厚1.5m），较深处与较浅处配筋基本都为3000mm2左右，此墙体主要受内部水压，结构计算富裕程度较大。出水端墙墙厚1.2m，配筋在3700～5500mm2左右，而进水端墙厚1.8m，配筋7500～8500mm2。除两者埋深-24m与-18m埋深不同外，进水端墙底部所开四个4.8m直径的进水洞口占到该墙体底部面积的40%，对其受力形式与传力路径有较大影响。较深侧墙（厚度2m）配筋量基本在4000mm2，而在与进水端墙交接处配筋量陡增至7000mm2，说明进水端墙开洞面积较大，复杂的应力状态通过两墙体交接处进行了传递。远离进水端墙处设置有三个扶壁柱，显著降低了墙体配筋量。较浅侧墙（厚度1.2m）配筋则集中在3000～4500mm2，结构裕量较大。
由各部位配筋分析可见最不利的位置为进水端墙，原因在于开洞面积近一半，且位置处于墙体底部嵌固部位，造成应力状态复杂，且影响到了与之交接的较深侧墙端部。出水端墙虽也有类似开洞，但面积较小受力状况要好很多。较深侧墙处设置的三个扶壁柱显著改善了其受力性能，起到了一定的加劲效果。
结语：
虹吸井结构内部空旷，应特别关注埋深较深挡土侧墙的承载力验算，最好设置内部横撑梁与侧墙扶壁柱改善受力状态。浅侧由于内部夹层的支撑效果，挡土侧墙受力情况不突出，结构性能较好。进水处端墙开洞面积大、且位置位于底部嵌固处，横向支撑墙体间距将近20m，受力状态复杂，在结构计算谢十中应给予特别关注。在大洞口周围应通过设置暗梁、暗柱、加强构造配筋等方式保证结构墙体安全。如工期允许，可采用大型通用有限元软件建立整体模型，详细分析此墙体受力、变形状态，重点加强薄弱部位。在保证结构安全前提下，尽量优化配筋状态。
[关键词]核电厂；虹吸井；结构设计
1、概述
该构筑物为某核电厂排水序列重要节点。（详见图1.1）平面尺寸约387m×405m，中间设隔墙，两排水序列各自独立。进水端板底标高-26.500m，出水端板底标高-19.800m，交接处设约5m高溢流堰。中间-9.500～-6.500标高设3m×685m中间夹层为配水渠，承接雨水及废液。虹吸井可保证上游不断流。形成虹吸效应。除夹层和中间隔墙外，内部不允许设较多支撑；此外，前后端墙体4×φ4.8m洞与2×φ6.5m洞，更是增大了结构设计难度。
2、荷载及荷载组合
虹吸井埋于地下，主要考虑土压力、水压力、顶板活荷、地面堆载及地震荷载等，除自重外均作为活荷计算。荷载编号详见表2.1。荷载参照相关规范[1][2][3]进行组合，详见表2.2～2.3。
3、建模计算
建模采用“理正复杂水池结构分析设计软件（30版）。按顶板、中间层、底板分层输入，自动分块编号计算，结果分块输出。应注意开洞定位及挑板的建立。前者因引起应力集中对配筋有较大影响，后者则影响抗浮计算不应简化。模型详见图3.1。
4、计算结果
4.1基础承载力与抗浮的计算
经过计算，基底控制压力269kPa，边角处最大基底压应力348Pa。地基经过修正后fa=1821.20kPa远大于控制压应力，地基承载力满足需求。对于较为空旷的地下构筑物，抗浮很多时候处于控制地位。个别情况下若内部有撑柱还要关注底板或者撑柱所连接顶板的局部抗浮。常有大型地下车库局部抗浮验算不足，底板或顶板被顶裂。此构筑物由于内部无撑柱，主要验算整体抗浮。经计算，总荷载519751.20kN、浮力408446.09kN，安全系数1.273>1.100，满足要求。
4.2重点部位配筋分析
底板连带挑板共分割为28个块，其中主体底板被平面中间隔墙和进水、出水不同标高分割为4大块。对-26.500m标高处编号为1、3的两块主体部分底板（厚度2.5m），板每延米配筋（下文墙板配筋量均为每延米数值）计算面积集中在5000～6125mm2.而对于-19.8m标高处编号为2、4的两块主体部分底板（厚度1.8m）每延米配筋计算面积集中在3600～4410mm2。由此可见近7m的高差对底板受力造成了较大影响，底板由1.8m到2.5m增厚近50%仍不足以抵消荷载增大带来的影响。配筋时应充分考虑荷载增加情况。
墙体主要分为进水端墙、出水端墙、侧墙、内侧分隔墙等各部分。其中侧墙又因不同底板深度划分为较深侧墙与较浅侧墙。对于内侧分割墙（墙厚1.5m），较深处与较浅处配筋基本都为3000mm2左右，此墙体主要受内部水压，结构计算富裕程度较大。出水端墙墙厚1.2m，配筋在3700～5500mm2左右，而进水端墙厚1.8m，配筋7500～8500mm2。除两者埋深-24m与-18m埋深不同外，进水端墙底部所开四个4.8m直径的进水洞口占到该墙体底部面积的40%，对其受力形式与传力路径有较大影响。较深侧墙（厚度2m）配筋量基本在4000mm2，而在与进水端墙交接处配筋量陡增至7000mm2，说明进水端墙开洞面积较大，复杂的应力状态通过两墙体交接处进行了传递。远离进水端墙处设置有三个扶壁柱，显著降低了墙体配筋量。较浅侧墙（厚度1.2m）配筋则集中在3000～4500mm2，结构裕量较大。
由各部位配筋分析可见最不利的位置为进水端墙，原因在于开洞面积近一半，且位置处于墙体底部嵌固部位，造成应力状态复杂，且影响到了与之交接的较深侧墙端部。出水端墙虽也有类似开洞，但面积较小受力状况要好很多。较深侧墙处设置的三个扶壁柱显著改善了其受力性能，起到了一定的加劲效果。
结语：
虹吸井结构内部空旷，应特别关注埋深较深挡土侧墙的承载力验算，最好设置内部横撑梁与侧墙扶壁柱改善受力状态。浅侧由于内部夹层的支撑效果，挡土侧墙受力情况不突出，结构性能较好。进水处端墙开洞面积大、且位置位于底部嵌固处，横向支撑墙体间距将近20m，受力状态复杂，在结构计算谢十中应给予特别关注。在大洞口周围应通过设置暗梁、暗柱、加强构造配筋等方式保证结构墙体安全。如工期允许，可采用大型通用有限元软件建立整体模型，详细分析此墙体受力、变形状态，重点加强薄弱部位。在保证结构安全前提下，尽量优化配筋状态。