操作例题_02_水化热参数化分析
大体积混凝土水化热分析与监测
大体积混凝土水化热分析与监测[摘要]：采用 Midas FEA NX有限元软件建立模型，通过水化热分析得出筏板大体积混凝土浇筑后不同时间的的温度分布图，现场同时进行数字化智能监测,实时温度监测得到的实测数据对比软件模型计算数据。
通过上述手段，可以有效地、准确地对大体积混凝土进行监测。
[关键词]：筏板；大体积混凝土；数字化智能监测；水化热分析0 引言随着工程建设的需要，筏板也逐渐往大厚度、大体积的方向发展。
筏板大体积混凝土在混凝土浇筑过程中产生的水化热反应容易导致温度和收缩应力变化较大，产生对结构自身的有害裂缝。
本文以某项目为例，对筏板大体积混凝土的水化热进行数值模拟，计算其温度分布，对比得出最大温升位置，从而对该位置温度变化进行分析。
1 分析对象本工程地下室共二层，筏板厚度600mm、1800mm、2500mm，根据《GB50496 大体积砼施工规范》，1000mm以上筏板属大体积混凝土施工。
其中，B栋主楼核心筒部位筏板厚度2.5m，非核心筒部位筏板厚度0.6m。
此筏板长约34.4m，宽约20.9m，大筏板布置有12个电梯井基坑及2个集水井，导致大筏板洞边现浇C40P8混凝土厚度较深且体积较大，厚度最厚处达到7.2m，最薄处为2.5m，剖面位置见图1。
大体积混凝土的设计配合比，常规参照以往项目经验，得出的结果不准确，而利用有限元软件模拟计算优化的混凝土设计配合比，计算出的数据较为准确，有利于质量控制。
浇筑后，规范规定温控监测每昼夜不少于4次，频率低，未能反应温度变化数值的及时性、有效性，导致误差较大，而利用数字化智能监测手段，数据实时上传至软件平台，每间隔15min～60min测量记录温度1次，并设置报警值，方便及时反应、采取措施。
图1 分析区域位置图2 分析目的本工程B塔楼核心筒区域筏板混凝土体积大。
大体积混凝土浇筑时，混凝土的内部会释放出大量的水化热，导致温度急剧上升，产生较大的温度应力。
由于筏板厚度、各部位散热条件等不同，因此筏板内各点温度存在一定差异。
midas FEA适用工程及高端指南
桥梁支座处边界条件
[ 定义钢束 ]
(3) 预应力损失具体参数 ① 管道摩擦系数 : µ=0.25 (1/rad.) ② 局部偏差系数 : k=0.0050 (1/m) ③ 锚具变形 : 6.0 (mm)
1/4 结构对称面的边界处理 [ 边界条件 ]
2
midas FEA Case Study Series
目录
一．midas FEA 适用工程系列资料
01. 矮塔斜拉桥详细分析
01
02. 桥梁冗余度分析
08
03. 钢桥盖梁与主梁连接部详细分析
13
04. 主塔索鞍的详细分析
18
05. 悬索桥锚固端详细分析
21
06. 地铁车站火灾分析
28
07. 弯桥的翘曲应力分析
33
08. 预应力钢筋锚固区详细分析
36
09. 大跨满堂支架桥梁安全性分析
39
10. 桥梁的二维 CFD 分析
46
MIDAS Technical Paper
in Civil Engineering
二．midas FEA 高端分析操作指南
01. 钢桥材料非线性分析
53
02. 水化热参数化分析
60
03. 钢桥的疲劳分析
75
04. 热传导及热应力分析
80
05. 预应力箱梁桥抗裂分析
ǁ支座反力的横向分布情况 ǁ腹板的剪应力分布情况 ǁ腹板以及顶板的轴力传递情况
2. 桥梁信息
2.1 桥梁几何信息
(1) 本例题桥梁基本信息如下。
主梁类型： 桥梁跨径： 桥梁宽度： 斜交角度：
三跨连续PSC箱梁 L = 85.0+155.0+ 85.0 = 325.0 m B = 23.900 m 90˚(直桥)
2020年注册公用设备工程师(给水排水)《专业案例考试(下)》真题及答案解析
2020年注册公用设备工程师（给水排水）《专业案例考试（下）》真题及答案解析案例分析题（共计25题，每题的四个备选答案中只有一个符合题意）1．某城市给水系统规划设计最高日供水量100000m 3/d ，采用统一供水系统，用户用水量时变化系数1.5，管网中没有设置调节构筑物。
原水输水管漏损水量为给水系统设计规模的3%，水厂自用水量为给水系统设计规模的5%，管网漏损水量为给水系统设计规模的10%。
问二泵站设计流量比取水泵站设计流量大多少（m 3/h ）？（ ）A ．2687.5B ．2375.0C ．1750.0D ．1333.3【参考答案】C【参考解析】计算过程如下：224dd Q Q K =⨯ ()=13%5%24dQ Q ⨯++取则可得：()3=1.5 1.081750m /d 24dQ Q Q -⨯-=2取2．某城市采用统一供水，供水管网中没有设置调节构筑物。
平时最高供水时，从二泵站到管网控制点的总水头损失16.5m ，管网控制点的地形标高比二泵站吸水井最低水位高1.5m 。
消防时，二泵站水泵扬程35.2m ，从二泵站到管网控制点的总水头损失较最高供水时增加了6.3m 。
假设消防时管网控制点的地形标高与二泵站吸水井水位的高差与最高供水时相同。
问消防时管网控制点的服务水头是多少m 水柱？（m ）（ ）A ．10.9B ．12.4C ．17.2D ．18.7【参考答案】A【参考解析】由H P ′＝1.5＋（16.5＋6.3）＋H ＝35.2m ，可得消防服务水头H ＝10.9m 。
3．某管网用水区域简化为一等腰梯形（图中阴影部分），在梯形的四条边及左右对称中线敷设供水管道（AB 和DC 管长如图所示），向区域内供水，其中在梯形四条边敷设的供水管线向阴影区域单侧供水，区域内总用水量为50L/s 。
问F 点的节点流量（L/s ）最接近以下哪项？（ ）题3图A．12.18B．13.86C．24.36D．27.71【参考答案】B【参考解析】计算过程如下：()0.0297L/s msq==⋅()0.029********.52500.513.86L/sFq⎡=⨯+⨯+⨯=⎣4．某取水工程设计水量为5.6万m3/d，采用单泵流量比为1∶2的二小一大的三台取水泵和一台备用泵。
【MIDAS FEA】水化热分析-验算例题
附件：算例与验证《大体积混凝土温度应力与温度控制》（朱伯芳著，中国电力出版社）是温控分析方面的权威教材，该书中有大量的算例，为了验证MIDAS 软件计算结果的准确性，我们对该书中的很多算例进行了验证。
第19章第13节中的例子是一个典型的算例，该例题如下：该算例的模型为：在基岩上单层混凝土浇注块，长度L=25m ，厚度h ＝1、2、3m ，表面与空气接触。
混凝土导温系数20.0040/a m h =，导热系数10.0/()kJ m h c λ=，表面放热系数260.0/()kJ m h c β=，0.167/m βλ=，热胀系数1a =×5110c --，混凝土初温00C T =,气温0a T C =，混凝土绝热温升为()25.0/(4.5)θτττ=+ 式中τ以天计，混凝土弹性模量为0.34)]()30000[1exp(0.40E ττ=-- ()MPa混凝土的徐变度0.450.30()0.450.0050()0.230.52(19.2)[1](1 1.7)[1]3000030000(,)t t e e C t τττττ------+-++-=混凝土的泊松比为1/6μ=。
岩基弹性模量为30000f MPa E =，泊松比为0.2fμ=，热胀系数1a =×5110c --。
导温系数20.0040/a m h =，绝热温升()0θτ=。
教材中按照平面应变问题求解；在我们的计算中，按照三维空间问题求解。
我们给出h=3m 的情况，图附1和图附2是所建的模型的正视图和斜视图。
附1 模型网格的正视图附2 模型网格的斜视图对结果，给出中央断面在不同时刻的温度及其应力的分布。
（1）中央断面在不同时刻沿高程的温度分布见图附3、附4和图附5：温度（C）高程y(m)附3 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布1温度C高程y(m)附4 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布2温度C高程y(m)附5 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布3中间断面的最大温度见表附1：表附1 中间断面的最大温度值表CC以上12条曲线，与朱伯芳书中给出的12条曲线，吻合相当好，经过反复比较，τ=，内部温度达到最大值，MIDAS软件计算结果为最大误差不超过2％。
MIDAS_FEA_考虑管冷的水化热分析_赵继
1
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4
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5
混凝土抗压强度系数 (a, b) : a “(13.9)” , b “(0.86)”
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考虑管冷的水化热分析
Step
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分析 >
材料…
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操作步骤
点击[建立] 键 选择[各向同性] 表单 号 : “1”, 名称 : “Conc_C270” 弹性模量 : “2.4474e9” 泊松比 : “0.167” 容重 : “2500.344” kgf/m3 热膨胀系数 : “1e-5” 模型类型 : [弹性] 徐变/收缩 : [徐变/收缩] 抗压强度 : kgf/m2
操作步骤
点击 [左视图] 边界组 : [Sym.2] 选择[264个节点] (参见右图) 勾选 [T2] 点击[确认] 键
2
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1
5
考虑管冷的水化热分析
Step
23
1 2 3 4 5
分析 > 水化热分析 >
操作步骤
对流系数函数…
函数名称 :“对流系数” 函数类型 : [常量] 对流系数 : “50232” J/m2∙hr∙[T]
3
网格组 : “Mat”
点击[确认] 键
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考虑管冷的水化热分析
Step
09
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前处理工作目录树 : 网格 > 网格组 >
操作步骤
复制网格 (2D)
按 [删除] 键 前处理工作目录树 : 网格 > [网格组] 点击鼠标右键和选择[新网格组] 在网格组中输入名称 [Mat2] 3
水化热分析
第一章设计说明第二章大体积混凝土承台水化热有限元分析2.1 概论2.1.1 大体积混凝土定义目前国际上对大体积混凝土仍无一个统一的定义。
就如美国混凝土学会的定义：任何就地现浇的混凝土，其尺寸到达必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂的，称之为大体积混凝土。
又如日本建筑学会对大体积混凝土的标准定义：结构断面最小尺寸在80cm以上；水热化引起混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土。
而我国《大体积混凝土施工规范》认为，混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土属于大体积混凝土。
由以上可见，大体积混凝土主要是依靠结构物的断面尺寸和水化热引起的温度变化来定性的。
2.1.2 大体积混凝土温度裂缝成因施工期间水泥的水化热作用，在其浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段。
大体积混凝土自身有一定的保温性能，因此在升温期其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多,而在降温期内部降温速度又比其表层慢得多,在这些阶段中，混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界环境温度约束的作用，在混凝土内产生的温度应力是相当复杂的。
由于混凝土的抗拉能力比较弱，一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。
因此必需掌握其水化热的变化规律，从而为混凝土配合比的修改及养护方案的制定提供依据。
2.1.3 本章研究的主要内容(一)利用MADIS有限元软件建立大体积混凝土承台模型，并对其进行仿真水化热计算。
(二)对其水化热进行参数分析。
2.2 承台仿真分析2.2.1 工程基本概况松柏山水库特大桥位于松柏山水库上游，为贵安新区黔中大道（三期）道路工程的一个控制性桥梁。
左、右幅主桥均采用100+180+100m （桥梁中心线对应跨径）变截面预应力混凝土连续刚构桥，墩顶梁高12.0m ，跨中梁高4.2m ，采用挂篮悬浇施工。
水热组合图解题方法例析
⽔热组合图解题⽅法例析⽔热组合图是⾼考最常见⽽且重现率很⾼的⽓候类型题，对于这类⽓候类型图的判断⽅法可以归纳为⼋个字：“以温定带，以⽔定型”，即根据⽓温的分布规律确定热量带，根据降⽔特点进⼀步确定具体的⽓候类型，熟练运⽤“⼋字法”可以轻松巧妙地作答。
下⾯以较常见的四种⽔热组合图为例，谈谈“⼋字法”的具体应⽤： ⾸先，以温定带。
根据⼀个地点的最低⽓温分布规律可以归纳为以下三种情况： （1）全年最低⽉均温在15℃以上的为热带⽓候：包括热带⾬林⽓候、热带草原⽓候、热带季风⽓候、热带沙漠⽓候； （2）最低⽉均温在0℃-15℃之间时，则可推断为亚热带⽓候（亚热带季风⽓候、地中海⽓候）或温带海洋性⽓候； （3）最低⽉均温＜0℃，则为温带⽓候（温带季风⽓候、温带⼤陆性⽓候）或寒带⽓候。
第⼆步，以⽔定型。
根据降⽔的特点，可以将降⽔类型分为以下四种： 少⾬型：全年⾼温年降⽔量＜125mm，为热带沙漠⽓候；夏季⽓温较⾼且季节变化很⼤，则为温带⼤陆性⽓候；如果降⽔少，多云雾，全年低温，则可推断为极地⽓候。
年⾬型：全年各⽉降⽔均匀，为热带⾬林⽓候和温带海洋性⽓候。
夏⾬型：降⽔集中于夏季，冬季降⽔稀少，即⾬热同期，这样的⽓候有热带草原⽓候、季风⽓候（热带季风⽓候、亚热带季风⽓候、温带季风⽓候）。
冬⾬型：冬季温和多⾬，夏季炎热⼲旱，即⾬热不同期，这样的⽓候类型只有地中海⽓候。
例1下图是根据甲、⼄、丙三地各⽉平均⽓温和各⽉平均降⽔量所作的区间统计图，读图回答1~3题。
1. 丙地的⽓候类型可能是（）A. 温带海洋性⽓候B. 温带季风⽓候C. 热带⾬林⽓候D. 热带草原⽓候 2. 甲、⼄两地⽓候在地区上的分布差异是（） A. 甲在⼤陆东岸、⼄在⼤陆西岸 B. 甲在亚热带⼤陆西岸、⼄在亚热带⼤陆东岸 C. 甲在内陆、⼄在沿海 D. 甲、⼄同处于温带⼤陆东岸 3. 甲⽓候类型区⽣产的作物是A. 棉花B. 甜菜C. 葡萄D. ⽢蔗 [解析]图中每个闭合曲线对应的横坐标表⽰的是不同⽉份降⽔量的变化，对应的纵坐标是不同⽉份⽓温的变化，把降⽔量变化和温度变化结合在⼀个曲线上，这种形式⽐较新颖。
施工阶段水化热分析
水化热施工阶段分析1目录概要3分析模型截面数据 / 5材料热特性值 / 7结构建模8设定建模环境 / 8定义构件材料 / 9定义时间依存材料 / 10连接一般材料与时间依存材料 / 11建立结构模型 / 12输入水化热分析数据25水化热分析控制 / 25输入大气温度 / 26输入对流系数 / 27定义固定温度条件 / 31定义放热函数 / 32定义施工阶段 / 34运行结构分析37查看分析结果37查看温度变化 / 38查看应力变化 / 40查看时程图形 / 42使用动画查看结果 / 46水化热施工阶段分析概要目前大体积混凝土、高强混凝土以及耐久性混凝土正被广泛应用于实际工程中，由水化热引起的温度裂缝也逐渐成为设计人员所关注的课题。
水化热引起的温度裂缝大多发生在结构施工初期宽度较大且贯通裂缝比较多，对结构的耐久性、透水性会产生严重影响，因此在设计、施工以及监理阶段需要详细验算水化热引起的温度应力。
另外，大体积混凝土结构是分阶段浇筑的，分阶段浇筑的混凝土具有不同的混凝土材龄和热特性值，所以必须分施工阶段做水化热分析。
因混凝土水化热引起的温度应力大体分为内部约束应力和外部约束应力。
内部约束应力是因为混凝土温度分布的不平衡约束了结构体积的膨胀而发生的应力。
在水化反应初期，混凝土表面温度和内部温度差使混凝土表面发生张拉应力；在温度下降阶段因为内部收缩变形大于表面，所以在混凝土内部发生张拉应力。
内部约束应力的大小与结构物内外温度差成比例。
外部约束应力是因为已浇筑的混凝土或地基表面约束了正在浇筑的混凝土的温度变形而发生的应力。
外部约束的影响与接触表面的宽度和外部约束刚度有关。
水化热分析包括热传导分析(Heat Transfer Analysis)和温度应力分析(Thermal Stress Analysis)两个过程。
热传导分析是计算节点温度随时间的变化量，即计算因水泥水合过程中发生的放热、对流、传导引起的节点温度变化。
化工试题二【精选文档】
第二章 传 热1 学习要点提示根据传热机理，热传递有热传导、对流传热和热辐射三种基本方式。
1。
1 热传导 1。
1.2 傅立叶定律是描述热传导现象的物理定律，其表达式为n tAd d ∂∂-=λΦ （2-1)式中 负号表示热流量方向与温度梯度方向相反，即热量从高温传向低温处；λ-— 导热系数,是表征物质导热性能的物性参数。
导热系数与物质的形态、组成、密度、温度及压强有关。
一般规律为λ紧>λ非>λ液〉λ气 1。
1.3 一维定态热传导平面壁∑∑∑=-==+Rt Ab T T ni ii n ∆λΦ111=阻力推动力（2-2)圆筒壁∑∑∑=-==++Rtr r T T ni i i in ∆λΦ1111ln 1 （2-3）或 ∑∑∑=-==+Rt A b T T n i m iin ∆λΦ1,11(2-4）式中 b i = r i+1 – r i (2—5）i i i i m Lr Lr r r L A πππ22ln )(211++-=i i ii A A A A 11ln ++-=（2—6)提示：（1）当热传导速率Φ 一定时，温差与热阻成正比；(2）多层固体壁的热传导，若为定常态过程，且各层之间接触良好，经过各层的热传导速率相同.注意：由不同材料构成的多层平面壁，因表面粗糙度不同而产生接触热阻，使得层与层界面之间出现明显的温度降低。
接触热阻与接触面材料、表面粗糙度及接触面上压强等因素有关。
1。
2 对流传热冷、热流体在间壁两侧流动时的对流传热速率，工程上以牛顿冷却定律表示，方程形式为流体被冷却时)(w T T A -=αΦ （2—7)流体被加热时 )(//T T A w -=αΦ （2—8）提示：(1）对流传热是一个复杂的过程,影响对流传热的因素很多。
牛顿冷却定律实质上是将矛盾集中到对流传热系数α上.（2)不同的传热情况,需选用不同的对流传热关联式。
流体在圆管内作无相变强制湍流时的对流传热系数表达式为mdPr Re 023.08.0λα=（2-9）注意关联式的使用条件：适用范围、定性温度、特征尺寸。
2023年-2024年公用设备工程师之专业案例(暖通空调专业)练习题(二)及答案
2023年-2024年公用设备工程师之专业案例（暖通空调专业）练习题(二)及答案单选题（共45题）1、供暖快速换热器的一次水温度为130℃/70℃，二次水温度为85℃/60℃，换热器的传热系数为4000W/(㎡·k)，水垢系数取0.75，换热量为500kW，一、二次水同向流所需要换热面积的近似值为( )。
A.11㎡B.13㎡C.14㎡D.无法计算【答案】 D2、某空调房间夏季总余热量∑q=3300W，总余湿量∑W=O.25g/s，室内空气全年保持温度t=22℃，φ=55%，含湿量d=9.3g/kg干空气。
如送风温差取8℃，送风量应为下列何值？A.0.3～0.32kg/sB.0.325～0.34kg/sC.0.345～0.36kg/sD.＞0.36kg/s【答案】 B3、某洁净室在新风管道上安装了粗效、中效和亚高效过滤器，对0.5μm以上的粒子的总效率为99%，回风部分安装的亚高效过滤器对0.5μm以上的粒子的效率为97%，新风和回风混合后经过高效过滤器，过滤器对0.5μm以上粒子的效率为99.9%，已知室外新风中大于0.5μm以上粒子总数为106粒/L，回风中大于0.5μm以上粒子总数为3.5粒L，新回风比为1：4，高效过滤器出口大于0.5μm以上粒子浓度为下列哪一项？( )A.9～15粒/LB.4～8粒/LC.1～3粒/LD.＜1粒/L【答案】 C4、某高层写字楼地下1层内走道长65m，宽2m，与走道相通的房间总面积800㎡，其中无窗房间面积300㎡，设固定窗房间面积100㎡，设可开启外窗房间面积400㎡。
欲设1个机械排烟系统，在不考虑划分防烟分区的情况下其排烟风量最小为( )。
A.B.C.D.【答案】 C5、采用低温热水地板辐射供暖系统的住宅，其中一个卧室使用面积为18㎡，家具覆盖40%的地面，设计室内空气温度为18℃。
该卧室地面辐射供暖的最大供热能力是( )。
A.1214WB.2023WC.2614WD.4356W【答案】 A6、热力网与供暖用户采取有混水降温装置的直接连接，热网设计供回水温度为110℃/70℃，用户设计供回水温度为85℃/60℃，用户供暖设计热负荷为100kW，混水装置的设计流量为( )。
Midas fea 考虑管冷的水化热分析解析
Step
03 几何 > 曲线 > 在工作平面上创建 > 直线…
几何 > 曲线 > 交叉线…
操作步骤
1 打开[捕捉顶点]和[捕捉垂足] 2 选择[P1] & [L1] (参见右图) 3 选择[P1] & [L2] (参见右图) 4 点击[取消] 键 5 点击[ ] 屏显对象 1 6 点击[适用] 键 2 7 点击[取消] 键
(参见右图) 5 播种方法 : [分割数量],“3” 6 点击[适用] 键
14 25
25
36
考虑管冷的水化热分析
Step
05 网格 > 网格尺寸控制 > 线网格尺寸…
操作步骤
1 选择带有[ O ] 标记的3个线 (参见右图)
2 播种方法 : [分割数量], “14” 3 点击[适用] 键 4 选择带有[ □ ] 标记的3个线
Step
01 分析 > 分析控制 – 控制 表单
操作步骤
1 分析类型 : [3D] 1
2 点击[ ]键 3 单位 : [kgf , m , J] 4 点击[确认] 键
3 3
2
分析控制对话框在程序开始时自动弹出.
考虑管冷的水化热分析
Step
02 2D 矩形… 几何 > 曲线 > 在工作平面上创建 >
3
3 点击[重画] 键
4 点击[确认] 键
5
4 5
考虑管冷的水化热分析
Step
25 分析 > 热传递分析 > 单元对流边界…
操作步骤
1 点击 [前视图]
2
2 边界组 : [对流_1]
3 选择[112个单元面]
midas Gen-大体积混凝土水化热分析
例题3 大体积混凝土水化热分析1例题大体积混凝土水化热分析2 例题. 大体积混凝土水化热分析概要此例题将介绍利用midas Gen做大体积混凝土水化热分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。
此例题的步骤如下：1.简介2.设定操作环境及定义材料3.定义材料时间依存特性4.建立实体模型5.组的定义6.定义边界条件7.输入水化热分析控制数据8.输入环境温度9.输入对流函数10.定义单元对流边界11.定义固定温度12.输入热源函数及分配热源13.输入管冷数据14.定义施工阶段15.运行分析16.查看结果例题大体积混凝土水化热分析1.简介本例题介绍使用 midas Gen 的水化热功能来进行大体积混凝土水化热分析的方法。
例题模型为板式基础结构，对于浇筑混凝土后的1000个小时进行了水化热分析，其中管冷作用于前100个小时。
(该例题数据仅供参考)基本数据如下：➢地基：17.6 x 12.8 x 2.4 m➢板式基础：11.2 x 8.0 x 1.8 m➢水泥种类：低热硅酸盐水泥（Type IV）板式基础地基1/4模型图1 分析模型3例题大体积混凝土水化热分析4 2.设定操作环境及定义材料在建立模型之前先设定环境及定义材料1.主菜单选择文件>新项目2.主菜单选择文件>保存：输入文件名并保存3.主菜单选择工具>设置>单位系：长度 m，力 kgf，热度 kcal图2 定义单位体系4.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加：定义新材料材料号：1 名称：基础规范：GB10(RC)混凝土：C30 材料类型：各向同性比热：0.25 热传导率：2.3材料号：2 名称：地基设计类型：用户定义材料类型：各向同性弹性模量：1.0197e8 泊松比：0.2 线膨胀系数：1e-5 容重：1835比热：0.2 热传导率：1.7注：也可以通过程序右下角随时更改单位。
例题大体积混凝土水化热分析图3 定义材料3.定义材料时间依存特性1.主菜单选择特性>时间依存性材料>抗压强度：添加：定义基础的时间依存特性名称：强度发展类型：设计规范规范：ACI混凝土28天抗压强度：3e4 kN/m2混凝土抗压强度系数a 4.5 b 0.95注意：此处注意修改单位：力 kN，长度 m2.主菜单选择特性>时间依存性材料>材料连接：强度进展：强度发展选择指定的材料：1.基础添加5例题大体积混凝土水化热分析6图4 定义材料时间依存特性图5 时间依存性材料连接注：材料的收缩徐变特性在水化热分析控制中定义。
【MIDAS FEA】水化热分析-验算例题
附件：算例与验证《大体积混凝土温度应力与温度控制》（朱伯芳著，中国电力出版社）是温控分析方面的权威教材，该书中有大量的算例，为了验证MIDAS 软件计算结果的准确性，我们对该书中的很多算例进行了验证。
第19章第13节中的例子是一个典型的算例，该例题如下：该算例的模型为：在基岩上单层混凝土浇注块，长度L=25m ，厚度h ＝1、2、3m ，表面与空气接触。
混凝土导温系数20.0040/a m h =，导热系数10.0/()kJ m h c λ=，表面放热系数260.0/()kJ m h c β=，0.167/m βλ=，热胀系数1a =×5110c --，混凝土初温00C T =,气温0a T C =，混凝土绝热温升为()25.0/(4.5)θτττ=+ 式中τ以天计，混凝土弹性模量为0.34)]()30000[1exp(0.40E ττ=-- ()MPa混凝土的徐变度0.450.30()0.450.0050()0.230.52(19.2)[1](1 1.7)[1]3000030000(,)t t e e C t τττττ------+-++-=混凝土的泊松比为1/6μ=。
岩基弹性模量为30000f MPa E =，泊松比为0.2fμ=，热胀系数1a =×5110c --。
导温系数20.0040/a m h =，绝热温升()0θτ=。
教材中按照平面应变问题求解；在我们的计算中，按照三维空间问题求解。
我们给出h=3m 的情况，图附1和图附2是所建的模型的正视图和斜视图。
附1 模型网格的正视图附2 模型网格的斜视图对结果，给出中央断面在不同时刻的温度及其应力的分布。
（1）中央断面在不同时刻沿高程的温度分布见图附3、附4和图附5：温度（C）高程y(m)附3 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布1温度C高程y(m)附4 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布2温度C高程y(m)附5 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布3中间断面的最大温度见表附1：表附1 中间断面的最大温度值表CC以上12条曲线，与朱伯芳书中给出的12条曲线，吻合相当好，经过反复比较，τ=，内部温度达到最大值，MIDAS软件计算结果为最大误差不超过2％。
注册给排水专业案例模拟题及解析(二)
I I F, =3. Ohm'
I I F, =3. 5hm'
-. 1
工厂最大设计 污水流量为30L/s
�
I I F, =2. 2hrn'
CA) 33.45L/s
CB) 36.9L/s
CC) 40.00L/s
CD) 63.65L/s
张工教育答案：【A】
主要解答过程：
几地块的平均污水量：0.5×3 = 1.SL/s;
•
《h ，、
＝寸 1.11 U1
＝
11
－U1，
求得v{ = 11.22m/h
(3)
(11 + 10+8+7）×F ＝一 U1 ＝一 11 (11 + 10 + 9 + 8 + 7）×F u� u�
求得v� = 13.7Sm/h
S/ 15
8. C张工教育2020年 一模〉某街区污水管道和各小区排水面积如图所示，该街区 平均日 设计污水比流量为O.SL/ Cs· hm勺，则管段1-2的设计流量应为下列哪项？
0.013
600
4
(A) 6.2 CB) 2.5 CC) 0.4 CD) 0.2 【B】
主要解伴Ht:皇：
管道BC、BD相当丁并取营j茧， 其备白的水头损失柑咛＝， 山此可钳
Qi Q5 αBC · l配 . ＝＝αBD 'LBD'
解析： 错误算法一：
错误解法二：
Qc Qo
－Q－c ＝ －αB－D－'－/－,B一o ＝＝ Qo αBC • LBc
考核斜管区高度。
注意： (I）本题应选择斜管的Uo ～υ。关系式， 而非斜板的； (2）本题求斜管区高度，而 非斜管的斜长。
[精品]热分析习题及答案
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第三章 热分析习题3-1名词解释热重分析、差热分析、差示扫描量热仪、动态热机械分析、潜热、显热、玻璃化转变温度、比热热重分析：用来测量在一定气氛条件和程序控温下样品重量随温度变化的方法。
玻璃化转变温度：二级相变。
宏观上是指聚合物由玻璃态转变为高弹态的特征温度，在微观上是高分子链段开始运动的温度。
显热：在恒压和恒容不作非体积功的条件下，仅因系统温度改变而与环境交换的热称为显热。
潜热：在一定温度、压力下系统发生相变时与环境交换的热。
TG 热重分析DSC 差示扫描量热仪DTA 差热分析DMA 动态热机械分析3-2 影响热重曲线的主要因素？试推导热重仪器中试样表观增重与气体密度的关系。
根据所推导的表观增重公式说明影响表观增重的因素。
答：影响热重曲线的主要因素包括：1 仪器因素（1）浮力和对流(2)挥发物的再凝集(3)坩埚与试样的反应及坩埚的几何特性2实验条件(1)升温速率(2)气氛的种类和流量3.试样影响（1）试样自身的结构缺陷情况、表面性质(2)试样用量(3)试样粒度表观增重（ΔW ）：ΔW =W T -W 0W T ——对应于T 温度下的质量；W 0 ——对应于T 0温度下的质量ΔW=Vg （ρρ-0）= V 0ρg （1- T 0/T ）V ——受浮力作用的（在加热区）试样盘和支撑杆的体积；0ρ——试样周围气体在T 0时的密度；T ——测试时某时刻的温度（K ）。
影响表观增重的因素: V 、0ρ、T 。
3-3 Cahn 秤的主要技术指标。
答：Cahn 秤主要技术指标：灵敏度（0.1μg ）；最大称重（5g ）；漂移（小于0.1μg/h ）3-4差热曲线基线方程的表达式中，各参数的物理含义？影响差热曲线基线的主要因素？答：(△T)a 就是差热曲线基线方程：(△T)a=KC C SR V式中，K ——与仪器灵敏度有关的仪器常数t ——时间V ——升温速度Cs ——试样比热Cr ——参比样比热可见影响（△T ）a 的因素有Cs 、Cr 、V 和K 。
大体积混凝土水化热计算单_secret
沪蓉西高速公路XX标段XX大桥、XX河大桥及互通区主线桥三座大桥大体积混凝土水化热计算单2005年7月17日一、工程概况沪蓉西高速公路XX标段中存在XX大桥、XX河大桥及互通区主线桥三座大桥，其主桥承台尺寸长、宽、高分别为11.2米、11.2米、4米（XX大桥），11.5米、11.5米、4米（XX河大桥），6.5米、6.5米、2.5米（互通区主线桥），除互通区主线桥主墩为十字型实心墩外，XX大桥和XX河大桥主墩均设计为杯型空心薄壁墩，墩身底部为实心墩，高约2米，混凝土标号为C40，承台混凝土标号为C30，施工时平均气温为20℃。
二、大体积混凝土的温控计算1、相关资料（1）配合比及材料桥墩混凝土：C：W：S：G=1：0.41：1.852：2.778：0.008材料：每立方混凝土含华新P.052.5水泥405Kg、洞庭湖黄砂750 Kg、沪蓉西石料厂5-31.5mm连续级配碎石1125 Kg、武汉三源FDN-2缓凝效减水剂3.24 Kg、拌合水166 Kg。
承台混凝土：C：W：S：G=1：0.44：2.08 ：2.75 ：0.007材料：每立方混凝土含华新P.042.5水泥386Kg沪蓉西石料厂801 Kg、沪蓉西石料厂4.75-31.5mm连续级配碎石1063 Kg、武汉三源FDN-2缓凝效减水剂2.7Kg、拌合水170 Kg。
（2）气象资料桥址区位于亚热带大陆季风性气候地区，具有四季分明，无霜区长，日照充足，水源充足，湿光同季，雨热同季的气候特征。
年平均气温16.7℃，极端最高气温为40.8℃，极端最低气温为-13.8℃。
（3）混凝土拌和方式采用自动配料机送料，拌和站集中拌和，混凝土泵输送混凝土至模内。
2、桥墩混凝土的温控计算2.1 混凝土最高水化热温度及3d、7d的水化热绝热温度桥墩混凝土：C=405Kg/m3；水化热Q=250J/ Kg，c=0.96J/ Kg℃，ρ=2450 Kg/m3桥墩混凝土最高水化热绝热升温：T max=CQ/ cρ=(405⨯250)/（0.96⨯2450）=43.05℃3d的绝热温升=43.05⨯（1-e-0.3*3）=25.55℃T（3）∆ T（3）=25.55-0=25.55℃7d的绝热温升T=43.05⨯（1-e-0.3*7）=37.79℃（7）∆ T（7）=37.79-25.55=12.24℃15d的绝热温升T=43.05⨯（1-e-0.3*15）=42.58℃（15）∆ T（15）=42.58-37.79=4.79℃2.2桥墩混凝土各龄期收缩变形值计算⨯⨯⨯-=-2101.00)()1(M M e t y t y εε····10M ⨯ 式中：0y ε为标准状态下的最终收缩变形值；1M 为水泥品种修正系数；2M 为水泥细度修正系数；3M 为骨料修正系数；4M 为水灰比修正系数；5M 为水泥浆量修正系数；6M 为龄期修正系数；7M 为环境温度修正系数；8M 为水力半径的倒数(cm -1),为构件截面周长(L)与截面面积(A)之比:r=L/A ；9M 为操作方法有关的修正系数；10M 为与配筋率E a 、A a 、E b 、A b 有关的修正系数,其中E a 、E b 分别为钢筋和混凝土的弹性模量(MPa),A a 、A b 分别为钢筋和混凝土的截面积(mm 2)。
化工原理课后习题解析
第2章 流体输送2-1．某离心泵以C 150水进行泵性能实验，体积流量为13h 540m -⋅，泵出口压力表读数为kPa 350，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表和真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管和压出管内径分别为350mm 及310mm ，试求泵的扬程。
（ 答：39.2m ） 解：1313s m 15.0h m 540--⋅=⋅=V q ，()1222s m 99.131.015.04-⋅=⨯⨯==πA q u V ， ()1211s m 56.135.015.04-⋅=⨯⨯==πA q u V ， gu u g P g P h g u u H H h H 2221222102122210-+++=-+++=ρρ m 2.398.9256.199.18.9100010308.910001035035.02233=⨯-+⨯⨯+⨯⨯+=。
2-2．在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一个高位槽。
已知高位槽液面比贮水池液面高出10m ，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m ，管内径为75mm ，换热器的压头损失为gu 2322，在上述条件下摩擦系数可取为03.0，离心泵在转速1min r 2900-⋅=n 时的q H -特性曲线数据如下表所示。
13s 0.0045m 20m,H -⋅==V q ）解：设管路特性曲线为2V Bq A H +=，2228.9108.9232075.040003.010232u ug u d l Z H +=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++∆=∴λ， ()2075.04⨯⨯==πVV q A q u 代入上式得：()254221003.510075.0168.910V Vq q H ⨯+=⨯⨯+=π，由图可以看出，泵的工作点为两条特性曲线的交点。
工作点：m 20=H ，13s m 0045.0-⋅=V q 。
2-3．某离心泵的额定流量为13h 16.8m -⋅，扬程为18m 。
大体积混凝土水化热计算单
目录1.工程概况 (1)2.大体积混凝土的温控计算资料 (1)2.1.计算依据及温控要求 (1)2.2承台混凝土物理及热性能参数 (1)3.大体积混凝土的温控计算 (2)1.工程概况中渡长江大桥是主桥为主跨600m双索面悬索桥，桥跨布置为50+600+65m，桥面宽32.5m，双向六车道，主跨加劲梁采用扁平型钢箱梁，桥塔采用门式框架结构，南岸采用重力式锚碇，北岸采用隧道式锚碇。
南、北岸主塔跨度为600m，承台靠近防洪堤，远离通航航道，有利船舶通行和桥塔自身的安全。
矩形承台平面尺寸为22.5m×16.5m，承台高为6m，采用C35混凝土。
混凝土的开裂可以由很多不同情况引起，并且开裂范围可以从施加适当应力而产生的内部微裂缝至由于环境的不良作用、不恰当的结构使用或者结构处理方面等原因而产生的较大裂缝。
在极端的情况下，混凝土的结构完整性可以受到严重的影响。
对大体积混凝土而言，混凝土开裂最主要的原因是干缩和温度应力。
本承台混凝土施工按照大体积混凝土施工工艺进行，采取循环冷却水管和保温养护等一系列技术措施，冷却水管在浇注混凝土时即开始浇注冷水，施工过程中监控温度变化情况。
控制混凝土内部因水化热引起的绝热温升，防止内外温差过大产生的有害裂纹，确保大体积混凝土质量。
2.大体积混凝土的温控计算资料2.1.计算依据及温控要求（1）计算依据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2011）《重庆市工程建设标准》（DBJ50-086-2008）（2）温控要求A.最高温度不大于75℃，内表温差不大于25 ℃。
B.入模温度不低于5 ℃，不高于28℃。
C.降温速率不大于2 ℃/d。
2.2承台混凝土物理及热性能参数主桥承台采用C35混凝土，每方混凝土水泥用量按300kg计算。
承台采用商品混凝土，拌和站集中拌和，混凝土泵输送混凝土至模内。
混凝土主要物理及热性能参数如下表所示：表2.1 混凝土主要物理及热性能参数表3.大体积混凝土的温控计算承台大体积混凝土计算采用Midas Civil 2010大型有限元软件。
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操作步骤
分析 > 时间依存性材料>
Procedure 徐变/收缩
1. 名称 : (C30) 2. 规范 : (中国(JTG D62-2004) 3. 混凝土28天材龄抗压强度 : (3.0e7) 4. 点击 [适用] 5. 名称 : (C45) 6. 混凝土28天材龄抗压强度 : (4.5e7) 7. 点击 [确认]
2) 固定温度
为了定义实体单元表面与外界的热传递关系，需要定义相应的对流边界条 件。 固定温度边界、对流边界、绝热边界如下图所示。 固定温度边界 固定温度边界条件意味着该边界处的温度为恒定 值，不随时间发生变化，该边界处输入的温度会一 直不变。 绝热边界 输入DX，DY对称边界的部分。不输入与外界的热 传递关联数据时，自动认为是绝热边界。仅单元内 部进行热传递，不对外散热。
62
midas FEA midas FEA Training TrainingSeries Series
水化热参数化分析
操作步骤
分析 >
材料
Procedure
对称面边界条件 对于Y-Z平面上的所有节点约束DX。
1. 点击 “前视图” 2. 特性 : (3D) 3. 选择 “1:Soil” 4. 选择 “3D Element(R) 5. 选择地基1710个单元 6. 点击[适用] 7. 重复上述过程定义基础和桥墩的特性。
| 进行参数化分析所输入的数据 |
1) 建立模型
此操作例题主要介绍“水化热参数化分析”的方法，仅对于相关变量的输 入、各种分析条件的定义、查看分析结果部分进行详细说明。导入附件里的 “HYD_Pier_Mesh.feb” 模型文件。 ¼ 对称模型 施工阶段水化热分析模型一般单元 数量较多，所以分析所需的时间也 较长，而且还要进行多条件分析工 况的分析，所以需要更多的分析时 间。 如果模型属于对称模型，可以只建 立¼模型以减少分析时间。 这样不但可以减少分析时间也有利 于查看模型中心部位的分析结果。 时间依存材料特性 在FEA里可以考虑徐变/收缩特性和混凝土的抗压强度变化。 徐变计算方法 可以选择用户定义或者使用规范的计算方法。 弹性模量折减方法是假设发生徐变，然后折减混凝土弹性模量的简易计算方 法，一般的水化热分析里均使用这种方法。 因弹性模量折减方法只适用于水化热分析，为了避免在一般的施工阶段分析 中误用，在水化热分析控制里单独定义。 采用弹性模量折减方法时，为了要指定计算徐变的单元（通过材料对话框中 的相应选项将徐变函数与材料连接起来，然后通过给单元赋予材料将徐变函 数与单元连接起来），需要任意定义一个徐变计算方法，但在这里定义的徐 变计算方法并不参与水化热分析的徐变的计算。
midas FEA Training Series
水化热参数化分析
一．概要
1. 水化热分析
浇筑混凝土时，水泥在水化过程中产生大量热量会使混凝土的温度升高。虽 然随时间的推移混凝土的温度会慢慢冷却，但结构各个位置的温度下降速度 不均匀，结构不同位置将发生相对温差，此温差会使混凝土发生温度应力。 温度裂缝发生类型 混凝土浇筑初期，因内部温度升高将发生膨胀，但混凝土表面的温度下降较 快，相对应变较小，从而使混凝土表面产生拉应力。 混凝土内部不同的温度分布引起的不同的体积变化而导致的应力称为内部约 束应力。此类拉应力裂缝主要发生在构件尺寸比较大的结构。 因此通过查看温度分布可以看出输入数据是否有误，如果温度分布没有问题 可说明输出的应力结果也是正确的。
2) 特性
操作步骤
分析 >
分析控制...
Procedure
1. 单位体系 :确认指定为 (N, m, J)
61
midas FEA midas FEA Training TrainingSeries Series
水化热参数化分析
操作步骤
分析 > 时间依存性材料 >
Procedure 抗压强度
1. 名称 : (C30_Normal) 2. 类型 : 设计规范 3. 规范 : ACI 4. 混凝土28天抗压强度 (f28) : (3.0e7) 5. a : (4.5) 6. b : (0.95) 7. 点击[适用] 8. 重复上面的步骤定义‘C45_Normal’ 的强度发展函数。
|温度裂缝指数与裂缝发生几率 |
• 防止裂缝发生时：1.5 以上 • 限制裂缝发生时：1.2 ~ 1.5 • 限制有害裂缝发生时：0.7 ~ 1.2
FEA程序的水化热分析 水化热分析主要分为热传导分析和热应力分析。. 热传导分析主要计算水泥的水化过程中发热、传导、对流等引起的随时间变 化的节点温度。将得到的节点温度作为荷载加载后，计算随时间变化的应力 称为热应力分析。
输入混凝土的散热特性 及浇筑条件等 混凝土的温度 应力 No 裂缝指数 OK? Yes END
| 内部约束产生的裂缝（放热时）|
为比较多种条件的分析结果需要建立 多个模型进行分析，分析结束后需要整理大量的分析结果、还要进行结果保 存、对比等工作。 通过FEA的水化热参数化分析功能，可以实现一个模型多种条件分析。可以 大大减少单纯繁琐的反复分析过程，从而提高工作效率。 参数化分析的使用方法 首先建立一个基本模型，在基本模型里使用替换变量的方式定义分析工况。 下图是把材料作为变量条件的示例，“Case I”为将混凝土C24变更为C30 的工况，“Case II”为将混凝土C35变更为C40的工况。
1.7 ~ 5.2 2.6 ~ 2.8
序列号 1 2 3
材料名称 Soil C30_Normal C45_Normal
热传导率 3.45 2.7 2.7
比热 784 1176 1176
64
midas FEA midas FEA Training TrainingSeries Series
水化热参数化分析
| 外部约束产生的裂缝（冷却时）|
混凝土在高温状态下温度下降会发生收缩，但受到与其接触的已浇筑混凝土 或者地基等的约束而产生的拉力，像这样变形受外部边界约束的状态称为外 部约束。此类应力主要发生在像墙这样约束度比较大的结构中。 利用温度裂缝指数预测温度裂缝 韩国混凝土规范中使用温度裂缝指数（抗拉强度与发生的温度应力之比）i 值预测是否发生裂缝。 一般采用下面的值。
2. 水化热参数化分析
水化热分析必须进行反复计算 大体积混凝土的温度裂缝可以利用温 度裂缝指数(Crack Ratio, Icr) 来验 算。温度裂缝指数要满足结构的重要 性、功能、环境条件等因素的要求。 温度裂缝指数受水泥的类型、浇筑温 度、养生方法等多因素的影响，所以 需要对多种条件进行反复分析以找出 最佳的浇筑方法。 参数化分析功能
分析 >
抗压强度 3.0e7 4.5e7
a 4.5 4.5
b 0.95 0.95
材料
Procedure 序列号 1 2 3 名称 Soil Foundation Pier 材料 1: Soil 2: C30_Normal 3: C45_Normal
2
1. 名称 : (Soil) 2. 弹性模量 : (1e7) 3. 泊松比 : (0.2) 4. 膨胀系数. : (1e-5) 5. 重量密度 : (26000) 6. 点击 [适用] 7. 参考下表输入‘C30_Normal’和‘C45_Normal’特性。
1. 定义的材料列表里选择1:Soil 2. 点击 [修改] 3. 点击 [热工参数…]
固结边界条件 水化热分析模型里建立地基时，一般将地基下部的边界条件设为完全固结。 混凝土产生的热量将充分地传递给地基，后续不再传递温度，也不存在温 差，所以也不会发生相对位移。 为了让混凝土产生的热量充分地传递给地基，需要建立足够大的地基模型。
| 参数化分析的构成 |
裂缝指数(i) =
混凝土抗拉强度 发生的温度应力
参数化分析里可以考虑的变量 在水化热参数化分析的功能里可以调整的变量有五个，较常用的调整方法具 体如下。 施工阶段： 降低浇筑高度缩小各阶段的温度差。浇筑间距过小的话很难 达到分段浇筑的效果，但如果太大分界面会产生较大的温差。. 对流边界：对流系数较低时，热量不容易对外流失，可以减少内外温 差。 材料：使用弹性模量大的材料时，抗拉强度也较大，可增大裂缝指数。 发热特性：是变量中最为敏感的因素, 定义水化过程中发生的热量。 是否考虑自重：使混凝土产生压应力的荷载，在一定程度上可以减少拉 应力，但效果不明显。
计算裂缝指数用的抗拉强度 类型里选择“用户定义”后，用户可以通过表格自定义随时间变化的弹性模 量、抗压强度、抗拉强度。 选择“设计规范”时，利用规范提供的公式计算弹性模量和抗拉强度。 利用抗拉强度计算温度裂缝指数。
序列 号
1 2 3
名称
Soil C30_Normal C45_Normal
弹性模量
1e7 3.0e10 3.35e10
约束
Procedure
1. 边界组 : Support 2. 点击 “前视图” 3. 选择地基的外部轮廓 4. 点击 “左视图” 5. 选择地基的外部轮廓 6. 自由度 : (T1, T2, T3)
实体单元没有旋转自由度所以只选择上述三个自由度。
操作步骤
分析 >
材料
Procedure
7. 点击[确认]
泊松比
0.2 0.2 0.2
膨胀系数 重量密度
1e-5 1e-5 1e-5 26000 24517 24517
徐变/ 收缩
C30 C45
抗压强度
C30_Normal C45_Normal
操作步骤
分析 >
特性
Procedure
下拉菜单选择3D。
1. 点击
2. 参考下表定义三个特性。
混凝土抗压强度系数 与水泥的种类有关，一般硅酸盐水泥a为4.5, b为0.95。 序列号 1 2 名称 C30_Normal C45_Normal 过程