L IC M

N

Lu n v n th c s :“ Nghiên c u tr ng thái ng su t và bi n d ng c a c u
máng bê tông c t thép ng su t tr

c nh p l n” đã đ

c tác gi hoàn thành đúng

th i h n quy đ nh và đ m b o đ y đ các yêu c u trong đ c

ng đ

c phê duy t.

Trong quá trình th c hi n, nh s giúp đ t n tình c a các Giáo s , Ti n s
Tr

ng

i H c Thu L i, các công ty t v n và đ ng nghi p, tác gi đã hoàn

thành lu n v n này.
Tác gi chân thành c m n TS. V Hoàng H ng, Tr
Hà N i đã t n tình h

ng

i h c Thu L i

ng d n giúp đ đ tác gi hoàn thành lu n v n.

Tác gi xin chân thành c m n các th y cô tr

ng

i h c Thu L i Hà N i,

các th y cô trong khoa Cơng trình đã t n t y gi ng d y tác gi trong su t quá trình
h c đ i h c và cao h c t i tr

ng.

Tuy đã có nh ng c g ng song do th i gian có h n, trình đ b n thân còn h n
ch , lu n v n này không th tránh kh i nh ng t n t i, tác gi mong nh n đ

c

nh ng ý ki n đóng góp và trao đ i chân thành c a các th y cô giáo, các anh ch em
và b n bè đ ng nghi p. Tác gi r t mong mu n nh ng v n đ còn t n t i s đ
gi phát tri n

c tác

m c đ nghiên c u sâu h n góp ph n ng d ng nh ng ki n th c

khoa h c vào ph c v đ i s ng s n xu t.
Xin chân thành c m n!
Hà N i, ngày


tháng

n m 2014.

H c viên

Lê Bá Nh t Tuân


L I CAM OAN
H và tên h c viên:

LÊ BÁ NH T TUÂN

L p cao h c:

CH21C11

Chuyên ngành:

Xây d ng cơng trình th y

Tên đ tài lu n v n: “Nghiên c u tr ng thái ng su t và bi n d ng c a c u
máng bê tông c t thép ng su t tr

c nh p l n”.

Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n c a tơi hồn tồn do tơi làm, nh ng k t qu
nghiên c u tính tốn trung th c. Trong q trình làm lu n v n tơi có tham kh o các

tài li u liên quan nh m kh ng đ nh thêm s tin c y và tính c p thi t c a đ tài. Tơi
khơng sao chép t b t k ngu n nào khác, n u vi ph m tôi xin ch u trách nhi m
tr

c Khoa và Nhà tr

ng.
Hà N i, ngày

tháng

n m 2014

H c viên

Lê Bá Nh t Tuân


M CL C

M

U............................................................................................................................................... 1

1.1. TÍNH C P THI T C A
1.2. M C ÍCH C A

TÀI ...................................................................... 1

TÀI ................................................................................. 1


1.3. CÁCH TI P C N VÀ PH

NG PHÁP NGHIÊN C U ................................. 1

1.4. CÁCH TI P C N VÀ PH

NG PHÁP NGHIÊN C U ................................. 1

CH

NG I: T NG QUAN V C U MÁNG .......................................................................... 2
1.1. Khái quát v c u máng............................................................................. 2
1.1.1. Khái ni m c u máng và các b ph n c u máng ..................................... 2
1.1.1.1. K t c u c a vào, c a ra ...................................................................... 2
1.1.1.2. K t c u thân máng ............................................................................ 3
1.1.1.3. K t c u g i đ ................................................................................... 4
1.1.2. M t c t ngang c u máng ....................................................................... 6
1.1.2.1. Thân máng có m t c t hình ch nh t .................................................. 6
1.1.2.2. Thân máng có m t c t ngang hình ch U .......................................... 7
1.2. Tính tốn c u máng.................................................................................. 8
1.2.1. Các t i tr ng tác d ng lên c u máng ...................................................... 8
1.2.2. Ph

ng pháp truy n th ng tính tốn c u máng .................................. 10

1.2.2.1. Tính tốn thân máng theo ph

ng d c ............................................. 10


1.2.2.2. Tính tốn thân máng theo ph

ng ngang ......................................... 11

1.2.3 Tính tốn c u máng theo bài tốn khơng gian ...................................... 13
K t lu n ch
CH

ng 1 .......................................................................................... 15

NG II: K T C U BÊ TÔNG

NG SU T TR

C ................................................ 16

2.1. Khái quát v k t c u bê tông c t thép ng su t tr
2.1.1. Ph
2.1.1.1. Ph

ng pháp c ng tr
ng pháp c ng tr

c............................. 16

c và c ng sau .................................................. 16
c ................................................................... 16


2.1.1.2. Ph


ng pháp c ng sau ..................................................................... 17

2.1.2. Các t n th t ng su t tr

c ................................................................. 18

2.1.2.1. T n th t ng su t tr

c do bi n d ng c a thi t b neo

2.1.2.2. T n th t ng su t tr

h1

.............. 19

c do ma sát gi a l lu n thép và c t thép

σ h 2 ................................................................................................................. 20
2.1.2.3 . T n th t ng su t tr

c do chênh l ch nhi t đ gi a c t thép và

giá c ng σ h3 .................................................................................................. 20
2.1.2.4. T n th t ng su t tr

c do co ngót c a bê tơng σ h 4 ........................ 21

ng su t tr


c do t bi n c a bê tông σ h5 ...................... 21

2.1.2.6. T n th t ng su t tr

c do chùng c t thép σ h 6 .............................. 22

2.1.2.7. T n th t ng su t tr

c do d m bê tông b ép co σ h 7 .................... 22

2.1.2.5. T n th t

2.1.3. L c c ng tr

c gi i h n ....................................................................... 23

2.2 . Tính tốn k t c u c u máng bê tông c t thép ng su t tr

c ................ 23

2.2.1. S làm vi c c a c u máng ................................................................... 23
2.2.2. Tính tốn c
2.2.2.1. S đ

ng đ trên m t c t vng góc ........................................ 24

ng su t ................................................................................. 24

2.2.2.2. Công th c c b n .............................................................................. 24

2.2.3. Tính tốn c

ng đ trên m t c t nghiêng ............................................ 25

2.2.4. Tính tốn đ võng ................................................................................ 26
2.2.4.1. Xác đ nh đ võng do t i tr ng sinh ra............................................... 26
2.2.4.2. Xác đ nh đ v ng sinh ra do ng su t tr
2.2.4.3.

c ..................................... 28

võng toàn ph n ch u tác d ng c a t i tr ng ................................ 28

2.2.5. Ví d b ng s ....................................................................................... 28
2.2.5.1. S li u c b n.................................................................................... 29
2.2.5.2. Tính tốn n i l c ............................................................................... 29
2.2.5.3.

c tr ng hình h c ti t di n ............................................................. 31

2.2.5.4. Kh ng ch

ng su t kéo c a cáp ng su t tr

2.2.5.5. T n th t ng su t tr

c .............................. 32

c ..................................................................... 32



2.2.5.6. Tính tốn kh n ng ch u u n trên ti t di n vng góc trong th i
gian làm vi c .................................................................................................. 33
2.2.5.7. Tính tốn kh n ng ch u c t trên ti t di n nghiêng góc trong th i
gian làm vi c .................................................................................................. 34
2.2.5.8. Tính toán đ võng ............................................................................. 35
K t lu n ch

ng 2 .......................................................................................... 37

CH

NG III: TÍNH TỐN K T C U BÊ TÔNG C T THÉP

NG SU T

TR

C B NG PH N M M SAP2000 ..................................................................................38
3.1. Ph n m m SAP2000 .............................................................................. 38
3.1.1. Khái quát v ph n m m SAP2000 ...................................................... 38
3.1.2. Các b

c tính tốn k t c u b ng SAP2000 ........................................ 38

3.2. Tính tốn k t c u bê tông c t thép ng su t tr
3.2.1. Khái quát v d m bê tông c t thép ng su t tr
3.2.2. X lí v n đ
K t lu n ch
CH


ng su t tr

c b ng SAP2000 ....... 39
c ............................. 39

c trong SAP2000....................................... 40

ng 3 .......................................................................................... 64

NG 4: TÍNH TỐN C U MÁNG BÊ TƠNG C T THÉP .................................... 65

CƠNG TRÌNH TH Y I N SƠNG ÂM – T NH THANH HĨA .................................... 65
4.1. Gi i thi u cơng trình .............................................................................. 65
4.1.1. Quy mơ cơng trình .............................................................................. 65
4.1.2. K t c u c u máng ................................................................................ 65
4.1.3. S li u tính tốn .................................................................................. 66
4.1.4. Tr

ng h p tính tốn .......................................................................... 67

4.2. Phân tích k t c u c u máng theo bài tốn khơng gian b ng SAP2000 .. 67
4.2.1. Mơ hình hóa k t c u thân máng b ng ph n t kh i (Solid)................ 67
4.2.2. Gán các t i tr ng tác d ng lên thân máng............................................ 70
4.2.3. Phân tích tr ng thái ng su t và bi n d ng c a thân máng khi nh p
c u máng thay đ i, còn m t c t ngang v n gi nguyên ................................. 72


4.2.3.1. K t qu tính tốn ng su t và chuy n v c a c u máng khi ch a có
ng su t tr


c, chi u dài nh p tính tốn là L= 15,5 m ................................... 72

4.2.3.2. K t qu tính tốn ng su t và chuy n v c a c u máng khi ch a có
ng su t tr

c, chi u dài nh p là 25,5 m........................................................ 73

4.2.4. Phân tích tr ng thái ng su t và bi n d ng c a thân máng khi nh p
c u máng thay đ i, gi nguyên l c nén tr
4.2.4.1 Xác đ nh l c nén tr
4.2.4.2.

c, m t c t ngang ...................... 74

c....................................................................... 74

ng su t kh ng ch c a thép ng su t tr

c σk ............................. 77

4.2.4.3. T n hao ng su t............................................................................... 77
4.2.4.4. K t qu tính tốn ng su t và chuy n v c a c u máng khi có ng
su t tr

c, chi u dài nh p là 25,5 m ............................................................... 80

4.2.4.5. K t qu tính tốn ng su t và chuy n v c a c u máng khi có ng
su t tr


c, chi u dài nh p là 30,5 m ............................................................... 82

4.2.4.6. T ng h p k t qu tính tốn c a c u máng ........................................ 83
4.2.5. B trí c t thép ng su t tr
K t lu n ch

c .............................................................. 84

ng 4 .......................................................................................... 84

K T LU N VÀ KI N NGH .......................................................................................................85
TÀI LI U THAM KH O ..............................................................................................................87


DANH M C CÁC HÌNH V
Hình 1-1. S đ m t c t d c c u máng ........................................................................... 2
Hình 1-2. C a vào, c a ra c a c u máng ....................................................................... 3
Hình 1-3. M t c t ngang thân máng ................................................................................ 3
Hình 1-4. K t c u thân máng hình thang và ch U có gi ng ngang .............................. 4
Hình 1-5. S đ b trí giá đ ki u cơng xơn kép ............................................................ 4
Hình 1-6. Giá đ c u máng ki u vòm (a) và ki m vòm treo(b) ...................................... 5
Hình 1-7. K t c u g i đ ................................................................................................ 5
Hình 1-8. Các ki u tr đ ................................................................................................ 6
Hình 1-9. M t c t ngang máng ch nh t ......................................................................... 7
Hình 1-10. M t c t ngang máng ch U khơng thanh gi ng và có thanh gi ng ............. 8
Hình 1-11. S đ phân ph i l c c t khơng cân b ng .................................................... 11
Hình 1-12– S đ tính tốn máng hình thang ............................................................... 12
Hình 1-13. S đ tính tốn máng ch U ....................................................................... 13
Hình 2-1.Ph
Hình 2-2. Ph


ng pháp c ng tr

c (c ng trên b ). ........................................................ 17

ng pháp c ng sau (c ng trên bê tơng). ................................................. 18

Hình 2-3. Bi n đ i m t c t th c t c a c u máng v m t c t tính tốn ....................... 23
Hình 2-4: S đ tính ti t di n ch T, cánh n m trong vùng nén, tr c trung hòa qua
s

n ............................................................................................................................... 24

Hình 2-5: S đ tính tốn n i l c trên ti t di n nghiêng .............................................. 26
Hình 2-6: M t c t thân máng c u máng thành m ng ng su t tr
Hình 3-1: S đ

ng su t d m bê tơng ng su t tr

Hình 3-2: S đ tính tốn d m bê tơng

c (mm) .................. 29

c ................................................. 40

ST ................................................................ 41


Hình 3-3: V s b cáp
Hình 3-4: Ch n cáp

Hình 3-5:

ST ......................................................................................... 44

ST d ng parabôn........................................................................ 45

nh d ng parabôn theo s li u đã cho......................................................... 46

Hình 3-6: Cáp parabơn theo s li u đã cho ................................................................... 47
Hình 3-7: Gán l c c ng cáp........................................................................................... 48
Hình 3-8: S đ tính tốn d m bê tơng

ST ................................................................ 48

Hình 3-9: Bi u đ mômen u n M3 ng v i các tr

ng h p t i tr ng .......................... 50

Hình 3-10: Bi u đ chuy n v do TH1 .......................................................................... 50
Hình 3-11: S đ m ng l

i ph n t Shell và cáp

Hình 3-12: S đ t i tr ng tác d ng lên d m

ST ............................................... 51

ST ....................................................... 52

Hình 3-13: S đ chuy n v do t h p t i tr ng TH1 ................................................... 53

Hình 3-14: Ph m u ng su t S11 ng v i TH1........................................................... 53
Hình 3-15: N i l c t i m t c t gi a nh p d m .............................................................. 54
Hình 3-16: S đ tính tốn d m bê tơng
Hình 3-17: S đ m ng l

ST .............................................................. 55

i ph n t Shell và cáp

ST ............................................... 56

Hình 3-18: Nh p t a đ các đi m đ u và gi a c a cáp th ng ....................................... 56
Hình 3-19: S đ t i tr ng phân b DL và cáp
Hình 3-20: Bi u đ

ST .................................................... 57

ng su t S11 c a d m ng v i TH1 .............................................. 57

Hình 3-21: S đ chuy n v c a d m ng v i t h p TH1 .......................................... 58
Hình 3-22: N i l c t i m t c t gi a nh p d m ............................................................. 58
Hình 3-23: D m đ

c mơ hình hóa b ng ph n t Shell ............................................... 58

Hình 3-24: Ph m u ng su t do t h p t i tr ng TH1 ................................................ 58
Hình 3-25: Ph m u chuy n v U3 do t h p t i tr ng TH1 ....................................... 59


Hình 3-26: M ng l


i ph n t Solid c a d m và cáp

ST .......................................... 59

Hình 3-27: Nh p t a đ các đi m đ u và cu i c a cáp th ng ....................................... 60
Hình 3-28: S đ t i tr ng phân b DL, LL và cáp
Hình 3-29: Bi u đ

ST ............................................. 61

ng su t S11 c a d m ng v i TH1 .............................................. 61

Hình 3-30: S đ chuy n v c a d m ng v i t h p t i tr ng TH1 ........................... 61
Hình 3-31: N i l c t i m t c t gi a d m...................................................................... 61
Hình 3-32: D m đ

c mơ hình hóa b ng ph n t Solid ............................................... 62

Hình 3-33: Bi u đ

ng su t S11 c a d m ng v i TH1 .............................................. 62

Hình 3-34: S đ chuy n v c a d m ng v i t h p t i tr ng TH1 ........................... 62
Hình 3-35: N i l c t i m t c t gi a d m...................................................................... 62
Hình 4-1: M t c t ngang thân máng.............................................................................. 66
Hình 4-2: ồn xe ơ tơ H10 .......................................................................................... 66
Hình 4-3: Mơ hình m t c t ngang thân máng b ng ph n t Area ................................. 67
Hình 4-4: Mơ hình hóa thân máng b ng ph n t Solid ................................................. 68
Hình 4-5: Nh p s li u đồn xe H10............................................................................. 70

Hình 4-6: S đ áp l c n
Hình 4-7: L c nén tr

c (ALN) ............................................................................. 71

c LNT*=8500/17 kN vào hai đ u đáy máng .......................... 71

Hình 4-8: Ph m u ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1 khi ch a có

ST, L=

15,5 m ............................................................................................................................ 72
Hình 4-9: Chuy n v t i m t c t gi a nh p do TH1 khi ch a có
Hình 4-10:

ST, L= 15,5 m ....... 72

ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1 khi ch a có

Hình 4-11: Chuy n v t i m t c t gi a nh p do TH1 khi ch a có

ST, L= 25,5 m 73

ST, L= 25,5 m .... 74

Hình 4-12: Ph m u ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do LNT*............................... 75


Hình 4-13: Ph m u ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1-A ............................. 76
Hình 4-14: Chuy n v t i m t c t gi a nh p do TH1-A ................................................ 76

Hình 4-15:

ng su t tr

c c a bê tơng t i v trí c t thép c ng tr

Hình 4-16:

ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1-B, có

Hình 4-17:Chuy n v t i m t c t gi a nh p do TH1-B, có
Hình 4-18:

Hình 4-20: B trí c t thép ng su t tr

b

c 1 ........... 79

ST, L= 25,5 m .......... 80

ST, L= 25,5 m ................ 81

ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1-B, có

Hình 4-19:Chuy n v t i m t c t gi a nh p do TH1-B, có

c

ST, L= 30,5 m .......... 82


ST, L= 30,5 m ................ 82

c ..................................................................... 84


DANH M C CÁC B NG BI U
B ng 2-1: Bi n d ng c a thi t b neo ∆L (mm) ............................................................ 19
B ng 2-2: Các h s ma sát k và µ .............................................................................. 20
B ng 2-3: T n th t ng su t tr c do co ngót và t bi n c a bêtông (σ h4 + σ h5 )
(daN/cm2) ...................................................................................................................... 21
B ng 2-4: T h p t n th t ng su t tr

c trong các giai đo n ..................................... 23

B ng 2-5: Tính tốn xác đ nh tr ng tâm ti t di n ......................................................... 31
B ng 2.6: Tính tốn xác đ nh mơ men quán tính ti t di n (mm4) ................................. 32
B ng 3-1: Chuy n v và ng su t S11 t i m t c t gi a d m ......................................... 63
B ng 3-2: N i l c t i m t c t gi a d m ....................................................................... 63
B ng 4-2:

ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1 khi ch a có

ST, L= 15,5 m . 72

B ng 4-3: Chuy n v đáy máng và đ nh máng t i m t c t gi a nh p do TH1 khi ch a
có ST, L= 15,5 m ....................................................................................................... 73
B ng 4-4:

ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1 khi ch a có


ST, L= 25,5 m . 73

B ng 4-5: Chuy n v máng và đ nh máng t i m t c t gi a nh p do TH1 khi ch a có
ST, L= 25,5 m ............................................................................................................ 74
B ng 4-6:

ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1 và LNT* ................................. 75

B ng 4-7:

ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1-A............................................. 76

B ng 4-8:

ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1-A............................................. 76

B ng 4-9: B ng excel xác đ nh t n hao ng su t .......................................................... 78
B ng 4-10:

ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1-B, có

ST, L= 25,5 m ......... 81

B ng 4-11: Chuy n v đáy d m d c và đ nh máng t i m t c t gi a nh p do TH1-B .... 81
B ng 4-12:

ng su t S22 t i m t c t gi a nh p do TH1-B, có

ST, L= 30,5 m ......... 82


B ng 4-13: Chuy n v đáy d m d c và đ nh máng t i m t c t gi a nh p do TH1-B,
có ST, L= 30,5 m ....................................................................................................... 83
B ng 4-14: T ng h p k t qu tính tốn ........................................................................ 83


-1-

M

1.1. TÍNH C P THI T C A
C u máng bê tơng ng su t tr
cơng trình v n chuy n n
c u máng bê tông th

TÀI
c là m t k t c u cơng trình th

c n i đ ng khi c u máng c n v

ng không đáp ng đ

1.2. M C ÍCH C A
Xác đ nh l c nén tr
máng cho tr

U

ng g p trong


t qua các nh p l n, mà

c.

TÀI
c c n thi t và nh p t i đa có th khi m t c t ngang c a

c, th a mãn đi u ki n c

ng đ và bi n d ng, nh m gi m chi phí đ u

t cho cơng trình, so v i khi s d ng c u máng bê tông c t thép nh p ng n.

1.3. CÁCH TI P C N VÀ PH

NG PHÁP NGHIÊN C U

Nghiên c u lý thuy t v k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c và k t h p s

d ng ph n m m SAP2000 phân tích tr ng thái ng su t và bi n d ng c u máng bê
tông c t thép ng su t tr

c nh p l n.

1.4. CÁCH TI P C N VÀ PH

NG PHÁP NGHIÊN C U


-

N mđ

-

S d ng t t ph n m m SAP2000 phân tích k t c u bê tơng c t thép ng su t
tr

-

c lý thuy t v k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c theo bài tốn khơng gian b ng ph n t kh i (Solid).

Áp d ng tính tốn cho m t cơng trình c th .

c.


-2-

CH

NG I: T NG QUAN V C U MÁNG

1.1. Khái quát v c u máng
1.1.1. Khái ni m c u máng và các b ph n c u máng
C u máng là k t c u th
tr


ng h p kênh d n ph i v

đ đ m b o vi c d n n

ng g p trong cơng trình th y l i. Trong nh ng

t qua thung l ng, sơng su i... có th dùng c u máng

c trong kênh. V i c u máng bê tông c t thép thông th

nh p c u máng d ng d m đ n ch vào kho ng t 15m đ n 20m.
l

ng các g i đ , đ c bi t có hi u qu khi c u máng c n v

khơng b trí đ
tr

gi m đ

ng
cs

t qua các khe sâu

c các m gi a, c n thi t k c u máng bê tông c t thép ng su t

c nh p l n.
C u máng có các b ph n chính: c a vào, c a ra, thân máng và g i đ (xem


hình 1-1).

Hình 1-1. S đ m t c t d c c u máng
1.C a vào; 2.M bên; 3.Thân máng; 4.G i đ ; 5.Khe co giãn; 6. C a ra; 7.Kênh
1.1.1.1. K t c u c a vào, c a ra
C a vào và c a ra c a c u máng là đo n n i ti p thân máng v i kênh d n
n

c th

ng, h l u, có tác d ng làm cho dòng ch y vào máng thu n, gi m b t t n

th t do thu h p gây ra và dịng n
T

c ra khơng làm xói l b và đáy kênh.

ng cánh c a c a vào và c a ra th

và ki u m r ng ho c thu h p d n. C a l

ng làm theo hai ki u: ki u l
n cong n

nh ng khi thi cơng khó kh n h n. Góc m r ng c a t
dòng ch y vào và ra kh i máng. Th

n cong


c ch y vào, ch y ra thu n,
ng cánh có nh h

ng đ n

ng l y t s gi a chi u r ng và chi u dài là


-3-

1 1
÷ . S b chi u dài đo n c a vào, c a ra l y b ng 4 l n c t n
4 3
Sân phòng th m th

trên có lát đá đ phịng xói c ng có khi

i n n c a vào, c a ra làm chân khay ho c đóng ván c .

z

h

d

ng làm b ng đ t sét,

c trong kênh.

l2


l1

Hình 1-2. C a vào, c a ra c a c u máng
h: Chi u sâu n

c trong kênh; L1: Chi u dài đo n c a vào;
L2: Chi u dài đo n c a ra.

1.1.1.2. K t c u thân máng
Thân máng làm nhi m v chuy n n

c, m t c t ngang d ng ch nh t, bán

nguy t, parabol ho c ch U..., có c u t o kín ho c h . V t li u đ

c dùng đ xây

d ng máng có th là g , g ch đá xây, bê tông c t thép ho c xi m ng l
di n máng ph i đ chuy n n
máng ph i b n và ít th m n

c, đ nhám nh tránh t n th t đ u n

i thép. Ti t

c, v t li u thân

c.


Ch n hình th c m t c t ngang thân máng ph i d a vào tính tốn th y l c, v t
li u làm thân máng, hình th c k t c u tr đ , đo n n i ti p c a vào c a ra.

a)

b)
Hình 1-3. M t c t ngang thân máng
a. Hình ch nh t; b. Hình thang; c. Hình ch U

c)


-4-

C u máng v tr m ng có kh n ng ch u l c theo ph
ph

ng ngang r t nhi u, đ t ng đ c ng theo ph

ng d c l n h n theo

ng ngang, t ng đ

th và c c b c a thân máng, c n b trí các thanh gi ng ngang, các s
d c (còn g i là tai máng), t i hai đ u m i nh p máng nên b trí s

n đ nh t ng
n gia c

ng


n ngang (hình 1-

4). V i c u máng có m t c t ngang nh , đ d dàng cho vi c thi cơng có th khơng
b trí các thanh gi ng ngang, song n u c n có th t ng thêm chi u dày thành máng.
Gi»ng ngang

Gi»ng ngang

S­ên däc

S­ên däc
S­ên ngang

Hình 1-4. K t c u thân máng hình thang và ch U có gi ng ngang
Khi có nhu c u đi l i trên m t máng, có th b trí đ ng cho ng i đi, tr
h p này các c u ki n c u máng c n đ

ng

c ki m tra thêm v i t i tr ng 250daN/m2.

V i c u máng l n qua sông su i có th k t h p làm c u giao thông trên đ nh.
1.1.1.3. K t c u g i đ
C u máng d a vào giá đ theo nhi u hình th c, tu theo tình hình c th mà
l a ch n. Có th ch kê hai đ u vào b theo hình th c g i t do.
N u c u máng dài có th đ t trên
giá đ theo hình th c d m liên t c ho c
d m công xôn kép. Lo i có d m cơng
xơn kép (hình 1-5) khi ch n chi u dài


a

c a nh p l và chi u dài c a mút th a a

Hình 1-5. S đ b trí giá đ ki u cơng

theo quan h l = 2,7a thì giá tr mơmen

xơn kép

âm và d

ng l n nh t x y ra trong d m

s b ng nhau, ti n cho b trí c t thép.

l

a


-5-

Máng có th đ t tr c ti p trên giá đ (hình 1-6a) ho c trên h th ng d m d c
(hình 1-6b).
Tr

ng h p c u máng v


t qua lịng sơng sâu và khơng r ng, n

c ch y l i

khá xi t, n u hai b t t, v n có th dùng hình th c d m liên t c và các giá đ t a
trên m t vịng vịm (hình 1-6a). Tr

ng h p đ a ch t hai bên b y u, dùng hình th c

vịm treo (hình 1-6b) đ gi m l c truy n cho hai b . Lúc đó thành máng ch u kéo
theo ph

ng đ ng.
a)

b)

Hình 1-6. Giá đ c u máng ki u vòm (a) và ki m vịm treo(b)
G i đ thân máng g m có g i đ
M bên th

bên (m bên) và g i đ

gi a (tr gi a).

ng dùng ki u tr ng l c (hình 1-7), cịn tr gi a khi chi u cao tr không

l n c ng hay dùng ki u tr ng l c, khi chi u cao c a tr l n th

ng dùng ki u khung


ho c ki u h n h p.

Hình 1-7. K t c u g i đ
1. M biên ki u tr ng l c; 2. C a vào; 3. Thân máng; 4. Ph n đ t đ p;
5. Thi t b thoát n c; 6. M t đ t t nhiên; 7. Tr gi a
Tr gi a ki u tr ng l c có th b ng g ch xây, b ng đá xây ho c bê tơng,
th

ng dùng có các tr có chi u cao d

i 10m, tr ng l

ng b n thân c a tr ki u


-6-

tr ng l c th

ng r t l n, do đó địi h i n n ph i có s c ch u t i cao (hình 1-8a). Tr

đ ki u khung có hai lo i: khung đ n và khung kép, khung đ n th
các tr cao d

i 15m (hình 1-8b), cịn tr kép th

ng dùng cho

ng dùng khi các tr có chi u cao


t 15 đ n 20m (hình 1-8c). Móng c a m và tr có th đ t tr c ti p lên n n t
nhiên, khi n n y u có th đ t trên n n c c.

a)

b)

c)

Hình 1-8. Các ki u tr đ
a. Tr ki u tr ng l c; b. Tr ki u khung đ n; c. Tr ki u khung kép
1.1.2. M t c t ngang c u máng
1.1.2.1. Thân máng có m t c t hình ch nh t
a) Máng ch nh t khơng có thanh gi ng ngang (hình 1-9a)
Thành bên c a lo i c u máng này d

i tác d ng c a áp l c n

nh m t b n công xôn. Khi thành máng cao thì mơmen u n
l n, do đó l

c s ch u l c

đáy vách máng s

ng thép dùng trong thân máng s l n. Nh ng lo i máng này có k t

c u đ n gi n, d thi công, nên v n đ


c dùng trong các c u máng lo i nh .

b) Máng ch nh t có thanh gi ng ngang (hình 1-9b)
i v i c u máng lo i v a và l n c n b trí thêm các thanh gi ng ngang trên
đ nh máng đ t ng kh n ng ch u l c theo ph

ng ngang c a máng, kho ng cách

gi a các thanh gi ng ngang t 1~3m. S có m t c a các thanh gi ng ngang c i thi n
đ

c đi u ki n ch u l c c a thành bên và đáy máng theo ph

th gi m b t đ

cl

ng c t thép.

ng ngang, do đó có


-7-

c) Kích th

Hình 1-9. M t c t ngang máng ch nh t
a. Khơng thanh gi ng; b. Có thanh gi ng;
c m t c t ngang c a c u máng ch nh t


Ch n s b nh sau:
- Chi u cao thành máng: h= H + ∆H (m)
trong đó: H là chi u cao c t n
đ tránh n

(1-1)

c tính tốn, ∆H = 0,1~0,2m là đ v

c trào ra khi có sóng gió, đ

t cao an tồn

c ch n ph thu c vào c p cơng trình.

- Chi u r ng đáy máng th ng ch n đ b o đ m đi u ki n th y l c:
B = (1,5~1,7)H
(1-2)
- M t c t thanh gi ng có chi u cao h g = (10~20)cm, b r ng b g = (8~15)cm,
kho ng cách gi a các thanh gi ng L g = 1~3m.
-M tc ts
b g = 12~20cm, s

n ngang trong thân máng có chi u cao h s = 15~30cm, b r ng
n ngang t i g i ch n kích th

c l n h n.

1.1.2.2. Thân máng có m t c t ngang hình ch U
Hình d ng máng ch U th


ng dùng hi n nay có đáy là n a tr trịn, có thêm

hai thành bên th ng đ ng (hình 1-10). C ng t
đ c ng thân máng th
ph

ng đ

c gia c

ng t nh máng ch nh t, đ t ng

ng b ng các s

ng ngang và b ng các các thanh gi ng ngang theo ph

ch U c ng đ

n d c (tai máng) theo
ng d c. Do đó máng

c phân thành hai lo i: lo i khơng có thanh gi ng ngang (hình 1-10a)

và lo i có thanh gi ng ngang (hình 1-10b).
Ch n s b kích th

c m t c t ngang thân máng hình ch U theo các s li u

sau đây:

- Chi u cao đo n th ng đ ng c a thành máng f=(0,1~0,3)D o .

(1-3)


-8-

- Kích th

c tai máng th

ng ch n nh sau:

a=(3,5~5,5)t, (t chi u dày c a thành máng )

(1-4)

b=(0,4~0,5)a,

(1-5)

c=(0,2~0,4)a.

(1-6)

- Kích th

c m t c t c a thanh gi ng có chi u cao h g = 10~20cm, b r ng b g -

=8~15cm, kho ng cách gi a các thanh gi ng L g =1~3m.

- M t c t c a các s

n ngang (đai) có chi u cao h s =(4~5)t, b

r ng

D0

c

hg
h
f
H

f

R1

R

R1

R0

R0

R

H


a

b

c

b

a

b

D0

b

b s =8~15cm.

t0
s0

s0

d0

s0

a.


d0

t0
s0

b.

Hình 1-10. M t c t ngang máng ch U không thanh gi ng và có thanh gi ng
S n ngang t i v trí g i t a có kích th c l n h n s n ngang trong nh p,
đ

ng vi n ngồi th

ng có d ng đ

ng g p khúc t o thành k t c u g i t a cho

thân máng.
th a mãn đi u ki n ch ng n t theo ph ng ngang, đo n đáy máng th
làm dày h n, kích th c ph n này có th l y nh sau:
t 0 =(2,5~4,5)t, d 0 =(0,5~0,6)R o , S o =(0,3~0,4)R o

ng

(1-7)

Ngồi ra cịn ph i th a mãn đi u ki n chi u dày đáy máng t i thi u đ b trí
cáp khi thi t k c u máng ng su t tr

c.


1.2. Tính tốn c u máng
1.2.1. Các t i tr ng tác d ng lên c u máng
T i tr ng tác d ng lên c u máng g m có:
- Tr ng l
- Áp l c n

ng b n thân c u máng.
c ng v i m c n

c thi t k và m c n

c ki m tra.


-9-

- T i tr ng ng
- Áp l c gió

i qua l i trên c u l y b ng 250daN/m2 (n u có).
đ cao z (m) so v i m c chu n xác đ nh theo công th c:

W = W o kc (daN/cm2)

(1-9)

trong đó:
W o - áp l c gió c b n theo b n đ phân vùng áp l c gió (TCVN 2737-1995);
k - h s xét t i áp l c gió thay đ i theo chi u cao;

c - h s khí đ ng.
- L c ma sát g i đ : L c ma sát xu t hi n theo ph ng d c máng tác d ng
lên tr khi thân máng b giãn n hay co ngót do nhi t đ thay đ i, đ c tính theo
cơng th c:
T=Gf (kN)

(1-10)

trong đó:
G - l c th ng đ ng tác d ng lên g i đ ;
f - h s ma sát gi a thân máng và g i đ , l y b ng 0,3.
- Áp l c th y đ ng tác d ng lên m t đ n v di n tích tr đ

c tính theo cơng

th c (1-11), đi m đ t c a h p l c áp l c th y đ ng này gi thi t n m
sâu c a m c n

2/3 chi u

c thi t k :

ρ=

k1γv 2
(KN/m2)
2g

(1-11)


trong đó:
v - v n tơc dịng ch y tính tốn (m/s);
γ - tr ng l

ng riêng c a n

g - gia t c tr ng tr

c;

ng (g=9,81m/s2 );

k 1 - h s ph thu c vào hình d ng c a tr , v i hình tr vng có k 1 =l,5; tr
hình ch nh t có c nh dài theo ph

ng dịng ch y có k 1 =l,3; Tr hình trịn có

k 1 =0,8; Tr hình l u tuy n có k 1 =0,6.
- Các t i tr ng khác nh đ ng đ t, t i tr ng c u l p, l c va ch m c a v t n i,
các l c này thì tùy t ng tr

ng h p c th mà xem xét.


-10-

1.2.2. Ph

ng pháp truy n th ng tính tốn c u máng


i v i c u máng nh có b r ng thân máng d
b có th dùng ph
dung c a ph

i 1,2 m, ho c khi thi t k s

ng pháp “Lý thuy t d m” đ phân tích n i l c thân máng. N i

ng pháp này là thay bài tốn tính khơng gian b ng hai bài tốn ph ng

riêng bi t theo ph
này thì theo ph
thân máng đ

ng d c và theo ph

ng d c thân máng đ

ng ngang máng. Theo lý thuy t tính tốn
c tính nh bài tốn d m, theo ph

ng ngang

c tính nh m t h ph ng (khung ph ng) có b r ng b ng m t đ n v

đ

c c t ra t thân máng, ch u t t c các t i tr ng tác d ng lên đo n máng đó và

đ


c cân b ng nh các l c t

ng h c a các ph n máng

1.2.2.1. Tính tốn thân máng theo ph

hai bên.

ng d c

Tùy theo v trí các kh p n i và m đ c u máng, s đ tính tốn thân máng
theo ph

ng d c có th là m t d m đ n, d m liên t c, d m m t nh p có m t ho c

hai mút th a.
K t c u c u máng nh p đ n đ

c s d ng r ng rãi do có u đi m d thi công

và l p ghép, c u t o m i n i ch ng rò r n
kh p n i đ
đ n là

c b trí ngay

c gi a hai đo n máng c ng d dàng vì

v trí g i t a. Nh


c đi m c a k t c u c u máng nh p

v trí gi a nh p có momen u n l n, đáy máng sinh ng su t kéo, b t l i v

m t ch ng n t và ch ng th m.

kh c ph nh

đ l n có th dùng c u máng xi m ng l
Theo ph

c đi m này v i c u máng có kh u

i thép ng su t tr

c.

ng d c máng, c u máng nh p đ n có momen u n l n nh t (M max )

t i gi a nh p và l c c t l n nh t (Q max ) t i đ u d m, xác đ nh theo công th c (1-12)
và (1-13):

M max

qL2
=
8

(1-12)


qL
2

(1-13)

Q max =
trong đó:
q - tr ng l

ng b n thân máng và tr ng l

L - nh p tính tốn c a c u máng.

ng n

c trong máng;


-11-

1.2.2.2. Tính tốn thân máng theo ph
a) N i l c theo ph

ng ngang

ng ngang máng đ

c tính nh m t h ph ng có b r ng


b ng đ n v khi khơng có thanh gi ng (xem hình 1-11), khi có thanh gi ng l y b ng
kho ng cách gi a hai thang gi ng, đ

c tách ra t thân máng ch u t t c các t i

tr ng tác d ng lên nó g m có tr ng l

ng b n thân, áp l c n

thân đ

ng ng

xu ng d

i đi, tr ng l

i và đ

ng ng

c, tr ng l

ng b n

i qua l i v.v.… Các l c này có chi u h

c cân b ng v i các l c t

ng


ng h c a hai ph n máng hai bên g i

là “l c c t khơng cân b ng”.

Hình 1-11. S đ phân ph i l c c t không cân b ng
b) L c c t không cân b ng là hi u c a hai l c c t Q 1 và Q 2
ph n đ

c tách ra và đ

hai m t bên c a

c phân b theo chi u cao c a m t c t ngang theo quy lu t

ng su t ti p trong d m. H p l c c a các ng tu t ti p này có chi u ng
c a t ng các l c tác d ng lên ph n c u ki n đ
A 1 , A 2 và A 3 l n l

c v i chi u

c tách ra. Trong s đ hình 1-11 thì

t là l c c t không c n b ng phân ph i lên tai, thành và đáy

máng.
c) Các thanh gi ng có c u t o ch y u đ ch u l c d c. N i l c trong khung
có th tìm đ

c b ng ph


ng pháp l c. N u b qua momen u n và l c c t trong

thanh gi ng thì khung ngang là k t c u có m t b c siêu t nh.
d) S đ tính tốn n i l c trong máng theo ph ng ngang c a máng hình
thang cho hình 1-12 và máng ch U hình 1-13. L c tác d ng lên thân máng g m
có:
g - tr ng l
p n - áp l c n

ng b n thân c a máng;
c;


-12-

P 0 - l c t p trung do các t i tr ng phía trên đ nh máng tính chuy n v
tâm đ nh vách máng;
M 0 - mô men t p trung do các t i tr ng phía trên đ nh máng tính
chuy n v tâm đ nh vách máng;
τ - l c c t không cân b ng;
X 1 - l c d c tr c trong thanh gi ng;
e) V i máng hình thang và hình ch nh t, vì l c c t khơng cân b ng phân
ph i cho b n đáy và tai máng quá nh so v i vách bên nên có th xem t ng l c c t
b ng không cân b ng ∑P phân b đ u lên vách máng. V i máng có m t c t ch U
t ng l c c t không cân b ng phân b đ u lên toàn thân máng và có ph
tuy n v i đ

ng ti p


ng trung bình c a chi u dày v máng.
Po
Mo
X1

H

τ
ls
Pn

g

B

Hình 1-12– S đ tính tốn máng hình thang
f) V i máng có m t c t ngang hình ch U, s đ tính toán n i l c theo
ph

ng ngang máng đ

ngh a t

ng t nh

c bi u di n

hình 1-13, các ký hi u trong hình v có ý

máng m t c t hình thang.


g) L c d c X 1 trong thanh gi ng đ

c xác đ nh theo công th c (1-14):

∆1Po + ∆1M0 + ∆1q + ∆1Pn + ∆1τ
∆1P
−=
X−1 =
δ11
δ11

(1-14)

trong đó:

δ11 - chuy n v ngang

đi m O do X 1 b ng 1 sinh ra;

∆1Po , ∆1Mo , ∆1q , ∆1Pn , ∆1π - chuy n v ngang
M 0 , q, P n , τ sinh ra.

đi m O l n l

t do các l c P 0 ,


-13-


Po
Mo

h1

O

h

f

X1

ho

ϕ
Ro
R

R1

τ

R

t

g

Hình 1-13. S đ tính tốn máng ch U

h) L c d c tr c, l c c t và momen u n trong h siêu t nh xác đ nh theo công
th c (1-15), (1-16) và công th c (1-17)
M = M1 . X1 + M 0p

(1-15)

Q = Q1 . X1 + Q0p

(1-16)

N = N1 . X1 + N 0p

(1-17)

trong đó:
M1 , Q1 , N1 - momen, l c c t, l c d c do X 1 b ng 1 sinh ra trong h c b n;

M 0p , Q0p , N 0p - momen, l c c t, l c d c do các t i tr ng ngồi sinh ra trong h

c b n.
1.2.3 Tính tốn c u máng theo bài tốn khơng gian
Khi phân tích n i l c và bi n d ng c u máng theo h ph ng không ph n ánh
đ

c tác d ng qua l i gi a các b ph n v i nhau, nên k t qu tính tốn khơng ph n

ánh đúng tr ng thái làm vi c th c c a c u máng. M t khác khi phân tích c u máng
theo bài tốn ph ng không xét đ

c tác d ng đ ng th i c a nhi u lo i t i tr ng m t


lúc, đ c bi t đ i v i c u máng s d ng bê tông ng su t tr
t h u h n (PTHH) là ph

c. Ph

ng pháp ph n

ng pháp tìm d ng g n đúng c a hàm ch a bi t trong

mi n xác đ nh c a nó b ng cách thay mi n tính tốn b ng các mi n con g i là ph n
t và bi u di n mi n r i r c b ng nh ng hàm x p x . Các ph n t này xem nh ch
đ

c n i v i nhau

m t s đi m nút đ

c ch n trên m t ho c trên c nh biên c a


-14-

ph n t g i là nút. Thông th

ng hàm x p x đ

t i các nút này và th

c ch n d


ng đ

c bi u di n qua các giá tr c a hàm

i d ng hàm đa th c nguyên. D ng c a hàm

đa th c này ph i ch n sao cho tho mãn đi u ki n h i t c a bài tốn, đó là "Hàm
x p x ph i ph n ánh đ

c tr ng thái chuy n đ ng c a ph n t khi coi là v t r n

tuy t đ i", đ sao cho khi t ng s ph n t lên khá l n thì k t qu tính tốn ph i ti n
đ n k t qu th c. Hi n nay các ph n m m thông d ng nh SAP2000, ANSYS,…
đ u d a trên ph

ng pháp ph n t h u h n đ phân tích tr ng thái làm vi c th c t

c a cơng trình mang l i hi u qu rõ r t so v i các ph

ng pháp tính tốn truy n

th ng. V i c u máng có k t c u ph c t p và ch u nhi u t i tr ng đ c bi t, vi c mô
ph ng k t c u theo bài tốn khơng gian là c n thi t đ ph n ánh đúng tr ng thái làm
vi c th c c a c u máng.