(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn ts

LỜICAMĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kếtquảnghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳmộtnguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếucó) đãđượcthựchiệntríchdẫnvàghinguồntàiliệuthamkhảođúngquyđịnh

Tácgiảluậnán

PhạmCaoTuyến

Sau thời gian thực hiện, với sự nỗ lực củabản thân cùngv ớ i s ự g i ú p đ ỡ t ậ n

t ì n h c ủ a các Thầy và các bạn bè đồng nghiệp, Luận án tiến sĩ:“Nghiên cứu kết cấu và côngnghệchếtạocầumángximănglướithépứngsuấttrướcnhịplớn”đãhoànthành.

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, Phòng đào tạo Đại học và Sauđạihọc, Bộ môn Kết cấu công trình, Khoa Công trình, Trường Đại học Thuỷ Lợi đãgiúpđỡtạođiềukiệntốtnhấtchoNCStrongthờigianthựchiệnLuậnán

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của PGS.TS.VũHoàngHưng,PGS.TS.TrầnMạnhTuânvàđặcbiệttỏlòngbiếtơnsâusắcđếncốPGS.TS.Vũ Thành Hải đã tận tình hướng dẫntác giảtừ những ngày đầu vàc ó n h ữ n g ý

DANHMỤCCÁCHÌNHẢNH ix

DANHMỤCBẢNGBIỂU xi

DANHMỤCCÁCTỪVIẾTTẮTVÀGIẢITHÍCHTHUẬTNGỮ xiv

MỞĐẦU 1

1 Tínhcấpthiếtcủađềtài 1

2 Mụctiêunghiên cứu 4

3 Đốitượngvàphạmvinghiêncứu 4

4 Cáchtiếpcậnvàphươngpháp nghiêncứu 5

5 Ýnghĩakhoahọcvàthựctiễn 5

6 CấutrúccủaLuậnán 6

CHƯƠNG1 TỔNG QUAN VỀ CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNGSUẤTTRƯỚCNHỊPLỚN 7

1.1 Tổngquanvềcầumángximănglướithép 7

1.1.1 Kháiquátchung 7

1.1.2 Cáchìnhdạngkếtcấucầumángximănglướithép 8

1.1.2.1 Cáchìnhdạngkếtcấuthânmáng 8

1.1.2.2 Thân mángcómặtcắtnganghìnhchữU 9

1.1.2.3 Hìnhdạngkếtcấugốiđỡ 10

1.1.2.4 Hìnhthứckếtcấuk h e cogiãn 11

1.1.3 Phươngpháptínhtoáncầumángximănglướithép 12

1.1.3.1 Tảitrọngvàtổhợptảitrọng 12

1.1.3.2 Phântíchnộilựckếtcấuthânmángximănglướithép 13

1.1.3.3 Tínhtoánbốtríthéptrongthânmáng 14

1.2 Tổngquanvềcầumángximănglướithépnhịplớn 14

1.2.1 Kháiquátvềcầumángximănglướithépnhịplớn 14

1.2.2 Tính toáncầumángximănglướithépnhịplớn 15

1.3 Tổngquanvềcầumángximănglướithépứngsuấttrướcnhịplớn 16

1.3.1 Kháiquátvềcầumángximănglướithépứngsuấttrướcnhịplớn 16

1.3.2 Phươngpháptạoứngsuấttrước 17

1.3.2.1 Phươngphápcăngtrước 17

1.3.2.2 Phươngphápcăngsau 17

1.3.3 Tính toáncầumángximănglướithépứngsuấttrước 18

1.3.3.1 Ứngsuấtkéotrướcgiớihạn 18

1.3.3.2 Tổnhaoứngsuấttrước 19

1.3.4 Phântíchứngsuấttrongcầumángximănglướithépứngsuấttrước 22

1.3.4.1 Đặcđiểmcấu tạo 22

1.3.4.2 Trạngtháiứngsuấttheophươngdọcmáng 22

1.4 Tổng quanvềcôngnghệchếtạocầumángxi mănglướithép 25

1.4.1 Côngnghệtráttay 25

1.4.2 Côngnghệphunvữa 26

1.4.3 Côngnghệrungtrênbànrung 27

1.4.4 Nhậnxétvềcáccôngnghệchếtạo 27

1.5 Tổng quan về tình hình nghiên cứu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trướcởtrongvàngoàinước 28

1.5.1 Tìnhhìnhchung 28

1.5.2 Những nghiêncứuvềcầumángximănglướithép 29

1.5.3 Nhữngnghiêncứuvềcầumángbêtôngcốtthépứngsuấttrước 30

1.6 NhữngvấnđềcầnnghiêncứuđặtrađốivớiLuậnán 33

1.7 KếtluậnChương1 34

CHƯƠNG2 NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNGCẦUMÁNGXIMĂNGLƯỚITHÉPỨNGSUẤTTRƯỚCNHỊPLỚN 35

2.1 Đặtvấnđề 35

2.2 Lập trình tính toán ứng suất và biến dạng cầu máng xi măng lưới thép ứng suấttrướcnhịplớnbằngngônngữlậptrìnhthamsốAPDLtrongANSYS 36

2.2.1 Môtảkếtcấucầumángchữ U 36

2.2.2 Môhìnhhóakếtcấucầumángximănglướithépứngsuấttrước 37

2.2.3 Lậptrìnhtínhkếtcấucầumángbằngngônngữ APDL 38

2.2.4 Tínhtoánchuyểnvị,ứngsuấtcủacầumángximănglướithépứngsuất trước 39

2.2.4.1 SốliệutínhtoánCM-XMLT-ƯST 39

2.2.4.2 KếtquảtínhtoánchuyểnvịvàứngsuấtcủaCM-XMLT-ƯST 40

2.2.4.3 Nhậnxétkếtquảtínhtoán 44

2.2.5 Tínhtoánchuyểnvị,ứngsuấtcủacầumángximănglướithépthường 44

2.2.5.1 SốliệutínhtoánCM-XMLTthường 44

2.2.5.2 KếtquảtínhtoánchuyểnvịvàứngsuấtcủaCM-XMLTthường 45

2.2.5.3 Nhậnxétkếtquảtínhtoán 47

2.2.6 Kiểmtrađộtincậycủachươngtrình 47

2.2.6.1 Kếtquảtínhtoánchuyểnvị,ứngsuấtcầu mángXMLTứngsuấttrước .48

2.2.6.2 KếtquảtínhtoánchuyểnvịvàứngsuấtcầumángXMLTthường 49

2.3 LậpbảngtrachuyểnvịvàứngsuấtcầumángmặtcắtchữU 50

2.3.1 Sốliệutính toáncầu mángximănglướithépnhịplớn 50

2.3.2 Bảngtrachuyểnvị,ứngsuấtcủacầumángximănglướithépứngsuất trước 51

2.4 Bảngtrachuyểnvịvàứngsuấtcủacầumángximănglướithépthường 58

2.5 Lựachọnsơbộkíchthướccầumángximănglướithépnhịplớn 60

2.5.1 Nguyêntắcchung 60

2.5.2 Lựachọnkíchthướccácbộphậncủacầumáng 62

2.5.2.1 Kíchthướctaimáng 62

2.5.2.2 Kíchthướcthanhgiằng 62

2.5.2.3 Khoảngcáchgiữacácthanhgiằng 62

2.6 Tínhtoáncầumángximănglướithépứngsuấttrước 63

2.6.1 Chọnhìnhthứckếtcấucầumáng 63

2.6.2 Chọnthépứngsuấttrước 65

2.6.3 Tínhtổnhaoứngsuấttrước 65

2.6.4 Kếtquảtínhtoánứngsuấttrongthờigiankhaithác 67

2.6.5 Bốtrícốtthép 68

2.7 KếtluậnChương2 69

CHƯƠNG3NGHIÊNCỨUCÔNGNGHỆCHẾTẠOCẦUMÁNGXIMĂNG LƯỚI THÉP NHỊP LỚN BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG ÁP VÁNKHUÔN 71

3.1 Đặtvấnđề 71

3.2 Xácđịnhvùngảnhhưởngcủamộtmáyrung 73

3.2.1 Lựachọnloạimáyrung 73

3.2.2 Phạmviảnhhưởngcủamộtmáyrung 74

3.3 Lựachọnsơđồbốtrímáyrungtrongcầumángximănglướithépnhịplớn 76

3.3.1 Bốtrímáyrung 76

3.3.2 Phântíchchọnphươngánbốtrímáy 77

3.3.2.1 Phươngánbốtrí7máytrênvánkhuôn (sơđồ1) 77

3.3.2.2 Phươngánbốtrí9máytrênvánkhuôn (sơđồ2) 77

3.3.2.3 Phươngánbốtrí11máytrênvánkhuôn(sơđồ3) 78

3.3.2.4 Phươngánbốtrí13máytrênvánkhuôn(sơđồ4) 79

3.3.2.5 Kếtluậnchọnphươngánbốtrímáy 80

3.3.3 Tínhtoánkiểmtraphươngánchọn 80

3.3.3.1 Xâydựngmôhìnhkếtcấuvánkhuôn 80

3.3.3.2 Kếtquảtínhtoán 81

3.3.3.3 Nhậnxétkếtquảtínhtoán 86

3.3.3.4 Thờigianrungthựctếtạixưởng 86

3.3.4 Kiểmtralạikhoảngcáchbốtríđầmrung 86

3.3.5 Nhậnxétvàkiếnnghị 86

3.3.5.1 Vềkếtquảnghiêncứu 86

3.3.5.2 ƯuđiểmcủacôngnghệchếtạoCM-XMLTbằngphươngpháprungáp .87

3.4 KếtluậnChương3 88

CHƯƠNG4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TẠI HIỆN TRƯỜNG ỨNGSUẤT VÀ BIẾN DẠNG CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG SUẤTTRƯỚCNHỊPLỚN 89

4.1 Mụctiêuvànộidungnghiêncứuthựcnghiệm 89

4.1.1 Mụctiêunghiêncứu 89

4.1.2 Nộidungthựcnghiệm 89

4.2 Xâydựngmôhìnhthựcnghiệm 90

4.3 Thínghiệmchỉtiêucơlýcủavậtliệuximănglướithép 90

4.3.1 Sốlượngmẫuvậtliệuximănglướithép 90

4.3.1.1 Mẫuthínghiệmcácloạivậtliệulướithép 91

4.3.1.2 Mẫuthínghiệmthànhphầncấpphốivữaximănglướithép 91

4.3.2 Mẫuthínghiệmkéovậtliệuximănglướithép 91

4.3.2.1 Quycáchmẫuthínghiệmkéo 91

4.3.2.2 Sốlượngmẫuthínghiệmkéo 92

4.3.3 Kếtquảđocácmẫuthínghiệmvậtliệuximănglướithép 92

4.3.3.1 Dụngcụt h í nghiệmkéo 92

4.3.3.2 Kếtquảthínghiệmkéomẫuvậtliệuximănglướithép 92

4.4 Thiếtkếvàchếtạomẫuthínghiệm 93

4.4.1 Vậtliệu 93

4.4.2 Mẫuthínghiệm 93

4.4.3 Chế tạomẫuthí nghiệm 93

4.5 Thực nghiệm tại hiện trường ứng suất và biến dạng cầu máng xi măng lưới thépứngsuấttrướcnhịplớn 95

4.5.1 Cácđạilượngcầnđo 95

4.5.2 Thiếtbịthínghiệm 95

4.5.3 Bốtríthiếtbịđo 96

4.5.4 Tiếnhànhthựcnghiệm 98

4.6 Kếtquảthựcnghiệmcầu mángximănglướithépứngsuất trướcnhịplớn 100

4.6.1 Ứngsuất,biếndạngcủamángsố1 100

4.6.1.1 Kếtquảđoứngsuấtđáymáng 100

4.6.1.2 Kếtquảđoứngsuấttaimáng 101

4.6.1.2.K ế t quảđođộvõngđáymáng 103

4.6.1.4.Nhậnxétkếtquảthựcnghiệmcầumángsố1 104

4.6.2 Ứngsuất,biếndạngcủamángsố2 105

4.6.3 Sos á n h kếtquảthựcnghiệmcầumángsố1vàmángsố2(L=12m) 107

4.6.4 Ứngsuất,biếndạngcủamángsố3 109

4.6.4.1 Kếtquảđoứngsuấtđáymángtạimặtcắtgiữanhịp 109

4.6.4.2 Kếtquảđoứngsuấttaimángtạimặtcắtgiữanhịp 110

4.6.4.3 Kếtquảđođộvõngtạimặtcắtgiữamáng 111

4.6.4.4 Nhậnxétkếtquảthựcnghiệmcầumángsố3 112

4.6.5 Đánhgiáchungkếtquảthựcnghiệmcáccầumángsố1,2,3 113

4.7 Xácđịnhtổnhaoứngsuấttrướctừthựcnghiệm 113

4.8 KếtluậnChương4 115

KẾTLUẬNVÀKIẾNNGHỊ 116

1 NhữngkếtquảđạtđượccủaLuậnán 116

2 NhữngđónggópmớicủaLuậnán 118

3 Nhữngtồntạivàhướngnghiêncứutiếp 118

4 Kiếnnghị 118

DANHMỤCCÔNG TRÌNHĐÃCÔNGBỐ 120

TÀILIỆU THAMKHẢO 121

PHỤLỤCTÍNHTOÁN 124

PHỤLỤC1:CHƯƠNGTRÌNHTÍNHCM-XMLT-ƯST 125

PHỤLỤC2:BẢNGTRACM-XMLT-ƯST 134

PHỤLỤC3:BẢNGTRACM-XMLTTHƯỜNG 152

PHỤLỤC4:PHƯƠNGÁNBỐTRÍMÁYRUNGTRÊNVÁNKHUÔN 171

Hình1.1 Sơđồ kếtcấucầu máng 7

Hình1.2 Hìnhdạng mặtcắtthânmáng 8

Hình1.3.Cấutạothânmáng 9

Hình1.4.HìnhdạngkếtcấuthânmángXMLTchữ U 10

Hình1.5.Cấutạomốbiên 10

Hình1.6.Cácloạimố trụgiữacầumáng 11

Hình1.7.Cácloạikhecogiãnthườngdùng 11

Hình1.8.Sơđồáplực nước 12

Hình1.9.Tácdụngcủalựccăngtrước 16

Hình1.10.Phương phápcăngtrước 17

Hình1.11.Phươngphápcăngsau 18

Hình2.1.Kếtcấuthânmáng 37

Hình2.2.Môhìnhcầumángchữ UnhịpđơnL=12m 41

Hình2.3.MặtcắtngangCM-XMLT-ƯST 41

Hình2.4 PhânbốchuyểnvịtổngchuyểnvịtổngUSUM 42

Hình2.5.PhânbốchuyểnvịđứngUYtạimặtcắtgiữanhịpcủaCM-XMLT-ƯST 42

Hình2.6.PhânbốứngsuấtdọcSZtạimặtcắtgiữanhịpcủaCM-XMLT-ƯST 43

Hình2.7.MôhìnhtổngthểCM-XMLTthường 45

Hình2.8.MặtcắtngangCM-XMLTthường 45

Hình 2 9 Phân bố chuyển vị đứng UY tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT thường46Hình2.10.PhânbốứngsuấtSZtạimặtcắtgiữanhịpCM-XMLTthường 46

Hình2.11.PhânbốứngsuấtSXtạimặtcắtgiữanhịpCM-XMLTthường 46

Hình2.12.MặtcắtngangCM-XMLT-ƯSTvàCM-XMLTthường 48

Hình2.13.ĐườngbiểudiễnchuyểnvịđứngUY(L)ởđáymángtạimặtcắtgiữanhịpdocácth ànhphầntảitrọnggâyra 53

Hình2.14.ĐườngbiểudiễnứngsuấtdọcSZ(L)ởđáymángtạimặtcắtgiữanhịpdocácthàn hphầntảitrọnggâyra 54

Hình2.15.ĐườngbiểudiễnứngsuấtdọcSZ(L)ởđỉnhmángtạimặtcắtgiữanhịpdocácthànhp hầntảitrọnggâyra 55

thànhphầntảitrọnggâyra 56

Hình2.17–BốtrícốtthépthườngvàthépƯST 69

Hình 3.1.MángXMLT thườngnhịpL= 12m,D=1,2m,=4cm,H= 1,4m,sảnxuấtbằngphươngpháprungápởxưởngthựcnghiệmtạiKonTum 72

Hình3.2.Môhìnhđộnglựchọccủahệkếtcấuvánkhuôn 75

Hình3.3.Môhìnhtínhtoánxácđịnhphạmviảnhhưởngcủalựckíchđộng 75

Hình3.4.Chuyểnvịcủatấmtạivịtríđặtlựctheothờigianrung 76

Hình3.5.Giớihạnphạmviảnhhưởngcủalựckíchđộng 76

Hình3.6.Rungápdùngchovánkhuôntrong 79

Hình3.7.Cửasổnhậpkíchthướccơbảncủavánkhuôn 81

Hình3.8.Cửasổnhậpthôngsốcơbảncủamáyrung 81

Hình3.9.MôhìnhphầntửhữuhạnkếtcấuvánkhuônchếtạomángL=12m 81

Hình3.10.CửasổnhậpthờigiantínhtoánGĐ1 82

Hình3.11.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngđứngtạithờiđiểm1s 82

Hình3.12.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngđứngtạithờiđiểm2s 82

Hình3.13.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngđứngtạithờiđiểm3s 82

Hình3.14.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngđứngtạithờiđiểm20s 82

Hình3.15.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngđứngtạivịtríđặtmáyrung .83

Hình3.16.CửasổnhậpthờigiantínhtoánGĐ2 83

Hình3.17.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngđứngthờiđiểm601s 83

Hình3.18.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngđứngthờiđiểm602s 83

Hình3.19.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngđứngthờiđiểm603s 84

Hình3.20.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngđứngthờiđiểm620s 84

Hình3.21.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngđứngtạivịtríđặtmáyrung .84

Hình3.22.CửasổnhậpthờigiantínhtoánGĐ3 84

Hình3.23.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngngangthờiđiểm1501s 85

Hình3.24.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngngangthờiđiểm1502s 85

Hình3.25.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngngangthờiđiểm1503s 85

Hình3.27.Biênđộdaođộngcủavánkhuôntheophươngngangtạivịtríđặtmáyrung .85

Hình4.1.MẫuthínghiệmkéoXMLTM250,M300,M350 92

Hình4.2.ChếtạomẫuCM-XMLT-ƯST nhịpL=12m 94

Hình4.3.ChếtạomẫuCM-XMLT-ƯSTtạichỗmángnhịpL= 18m 94

Hình4.4.Thiếtbịđochuyểnvịvàbiếndạngbằngđồnghồcơ học 96

Hình4.5.Thiếtbịđobiếndạngláđiệntrở 96

Hình4.6.Thiếtbịkéocápứngsuấttrước 96

Hình4.7.Vịtrívàmãcácđiểmđomángsố1,2vàsố3tạimặtcắtgiữamáng 97

Hình4.8.Bốtríthiếtbịđobiếndạngtạiđáymáng 97

Hình4.9.Bốtríthiếtbịđobiếndạngtạitaimángvàthànhmáng 98

Hình4.10.Quátrìnhgiatảicátvàotrongmángthựcnghiệm 98

Hình4.11.MángXMLTđangtiếnhànhcăngcápƯSTvàneo 99

Hình4.12.Đườngbiểudiễnứngsuấtđáymángvàlựcnéntrướcmángsố1 101

Hình4.13.Đườngbiểudiễnứngsuấttaimángvàlựcnéntrướcmángsố1 102

Hình4.14.Đườngbiểudiễnchuyểnvịđáymángvàlựcnéntrướcmángsố1 103

Hình4.15.Đườngbiểudiễnquanhệứngsuấtđáymángvàlựcnéntrướcmángsố3 .110

Hình4.16.Đườngbiểudiễnquanhệứngsuất taimángvàlựcnéntrước mángsố3111 Hình4.17.Đườngbiểudiễnquanhệđộvõngvàlựcnéntrướcmángsố3 112

DANHMỤCBẢNGBIỂU Bảng1.1.Ứngsuấtkéotrướcgiớihạnk( d a N / c m2) 18

Bảng1.2.TổhợptổnhaoƯSTcủacácgiaiđoạn 21

Bảng2.1 ChuyểnvịđứngUYtạimặtcắtgiữanhịpcủaCM-XMLT-ƯST 43

Bảng2.2.Ứngsuấttại mặtcắtgiữanhịpcủaCM-XMLT-ƯST 43

Bảng2.3.ChuyểnvịđứngUYtạimặtcắtgiữanhịpcủaCM-XMLTthường 46

Bảng2.4.Ứngsuấttại mặtcắtgiữanhịpcủaCM-XMLTthường 47

Bảng2.5.ChuyểnvịUYtạimặtcắtgiữanhịpcủaCM-XMLT-ƯST 48

Bảng2.6.ỨngsuấtSZtạimặtcắtgiữanhịpcủaCM-XMLT-ƯST 48

Bảng2.7.ChuyểnvịUYtạimặtcắtgiữanhịpcủaCM-XMLTthường 49

Bảng2.8.ỨngsuấtSZtạimặtcắtgiữanhịpcủaCM-XMLTthường 49

Bảng2.9 Kíchthướcmặt cắtngangCM-XMLT-ƯST 50

Bảng2.10.ChuyểnvịđứngUYtạimặtcắtgiữanhịpcủacầumángCM-C 52

Bảng2.11.ỨngsuấtdọcSZởđáymángtạimặtcắtgiữanhịpcủacầumángCM-C5 3 Bảng2.12.ỨngsuấtdọcSZởđỉnhmángtạimặtcắtgiữanhịpcủacầu mángCM-C54Bảng2.13.ỨngsuấtngangSXởđáymángtạigiữanhịpcủacầumángCM-C 55

Bảng2.14.Sosánhchuyểnvịtínhtheolýthuyếtvỏvàlýthuyếtdầm 56

Bảng2.15.Sosánhứngsuấttínhtheolýthuyếtvỏvàlýthuyếtdầm 58

Bảng2.16 ChuyểnvịđứngUYtạimặtcắtgiữanhịpcủacầumángCM-C* 59

Bảng2.17.ỨngsuấttạimặtcắtgiữanhịpcủacầumángCM-C* 59

Bảng2.18.ỨngsuấttheophươngdọcSZ 64

Bảng2.19.Bảngxácđịnhtổnhaoh5vàh7 66

Bảng2.20.Chuyểnvị UY(mm)ởđáymángtạigiữanhịp 68

Bảng2.21.ỨngsuấtSZtạigiữanhịp 68

Bảng4.1.Thínghiệmcấpphốicho1m3vữacácloại 91

Bảng4.2.KếtquảcườngđộkéopháhoạicácloạimẫuvậtliệuXMLT 93

Bảng4.3 LựckéoƯSTởcuốimỗigiaiđoạn căngcáp 100

Bảng4.4.KếtquảđoứngsuấtđáymángCM-XMLT-ƯSTsố1 101

Bảng4.5.KếtquảđoứngsuấttaimángCM-XMLT-ƯSTsố1 102

Bảng4.6.KếtquảđođộvõngđáymángCM-XMLT-ƯSTsố1 103

Bảng4.7.KếtquảđoứngsuấtđáymángCM-XMLT-ƯSTsố2 105

Bảng4.8.KếtquảđoứngsuấttaimángCM-XMLT-ƯSTsố2 105

Bảng4.9.KếtquảđođộvõngđáymángCM-XMLT-ƯSTsố2 106

Bảng4.10.TổnghợpkếtquảđoứngsuấtđáymángCM-XMLT-ƯSTsố1và2 107

Bảng4.12TổnghợpkếtquảđođộvõngđáymángCM-XMLT-ƯSTsố1và2 108

Bảng4.13.KếtquảđoứngsuấtđáymángCM-XMLT-ƯSTsố3 109

Bảng4.14.KếtquảđoứngsuấttaimángCM-XMLT-ƯSTsố3 110

Bảng4.15.KếtquảđođộvõngđáymángCM-XMLT-ƯSTsố3 111

Bảng4.16.Bảngtổnghợpứngsuấtvàđộvõngcủacầumángsố1và2 114

Bảng4.17.Bảngtổnghợpứngsuấtvàđộvõngcủacầumángsố3 115

CM-XMLT Cầu máng xi măng lướithép

CM-BTCT-ƯST Cầu máng bê tông cốt thép ứng suất

trướcCM-XMLT-ƯST Cầu máng xi măng lưới thép ứng suất

trướcCTTL Côngtrìnhthủylợi

CSTD

CommissiononScienceandTechnologyforDevelopment (UỷbanQuốctếPháttriểnKhoahọcCôngnghệ)

NationalBuildingResearchOrganisation(ViệnNghiêncứuXâydựngquốcgiaSriLanka)

NUS NationalUniversityof Singapore(Đạihọc QuốcgiaSingapore)

NewZ e a l a n d F e r r o C e m e n t M a r i n e A s s o c i a t i o n ( H ộ i

x i m ă n g lướithéphànghảiNewZealand)

MỞĐẦU

1 Tínhcấpthiết của đềtài

Kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) nói chung và kết cấu xi măng lưới thép (XMLT)nóiriêng được khám phá đầu tiên trên thế giới gần như của cả ba người: một nhà làmvườnngười Pháp, Joseph Monier (1823-1906), đã sử dụng xi măng và lưới thép để làmchậutrồng cây vào năm 1849; một thợ xây ngườiAnh,William B.W i l k i n s o n( 1 8 1 9 - 1 9 0 1 ) , đã tạo ra những thanh dầm bê tông bằng cách đặt những dây thừng nhỏ cũ vào mặt bêncăng của dầm(1854); và cuối cùng Joseph Louis Lambot (1814-1887), kỹ sư ngườiPháp đã tạo ramột con thuyền bằng XMLT (1848) Cũng trong thời gian đó ở Mỹ,Thaddeus Hyatt(1816-1901) được coi là người đầu tiên phân tích ứng suất dầm BTCTvàđãđónggópmộtphần không nhỏ vào lýthuyết BTCT[ 1 ] [2][3][4] Đó là bước đitiên phongcủa XMLT nhưng sự phát triển tiếp theo lại khác so với ban đầu do côngnghệ chế tạo lưới thép rất phức tạp và

đó,ngườitasửdụngnhữngthanhthéplớnđểtạorakếtcấuBTCTthôngthườnghiệnnayvàkháiniệmvềXMLThầunhư lãngquêntronggần100nămsauđó

Những năm đầu của thập kỷ 1940, Pier Luigi Nervi (1891-1979) đã phục hồi lạikháiniệmđầutiêncủaXMLTkhiôngquansátthấybêtôngđượcgiacốbằngnhữnglớplưới thép đã tạo ra một loại vật liệu có những tính chất cơ lý giống như một loại vật liệuđồng nhất có khả năng chịu vachạm, loại XMLT này cũng được chứng minh có tínhdẻo, đàn hồi và đặc biệt là tínhbền Sau chiến tranh thế giới thứ hai, Nervi đã chứngminh lợi ích của XMLT khi dùng

nó để chế tạo tàu thuyền và ôngđ ã đ ó n g đ ư ợ c m ộ t con tàu với thân tàu bằngXMLTdày 36mm[5] Sauđó XMLTđ ư ợ c ứ n g d ụ n g r ộ n g rãi vào những nămđầu của thập kỷ 1960 ở Anh, New Zealand, và Australia Vào năm1965, một du thuyềnlàm bằng XMLT của một người Mỹ được sản xuất tại NewZealand, Awahnee đã đivòng quanh thế giới hai vòng mà không có bất cứ vấn đềnghiêmtrọngnàoxảyra[5]

Trong suốt những năm cuối 60 và đầu 70 của thế kỷ trước, khoa học vật liệu xâydựngđã chuyển hướng sang vật liệu XMLT như một lĩnh vực mới cho việc nghiên cứu.Cáctài liệu kỹ thuật XMLT bắt đầu xuất hiện và nghiên cứu vềc á c h s ử d ụ n g v ậ t

l i ệ u XMLT đã không ngừng gia tăng Một sự kiện quan trọng là việc thành lập TrungtâmThông tin XMLT Quốc tế (IFIC) ở Viện Công Nghệ Châu Á (AIT) tại Thái Lanvàotháng 10 năm 1976 Cộng tác với Hội XMLT hàng hải New Zealand (NZFCMA),IFICđã xuất bản Tạp chí về XMLT (The Journal of Ferrocement) Một tạp chí khácnhư Tạpchí Quốc tế về kết cấu xi măng (The International Journal of CementComposites), sauđó đổi thành Kết cấu xi măng và bê tông (Cement and ConcreteComposites) thường cónhững trang có liên quan đến XMLT[6][7][8][9][10] Năm 1974Viện Bê tông Hoa Kỳ(ACI) thành lập Uỷ ban ACI 549 chuyên nghiên cứu về các sảnphẩm XMLT và BTCTmỏng khác, có nhiệm vụ nghiên cứu và báo cáo những thànhtựu khoa học, thực tiễn thicông, những ứng dụng thực tế của XMLT và phổ biến cáchướng dẫn cho công trìnhXMLT[11][12] Bên cạnh đó một số quốc gia khác có sửdụng kết cấu XMLT cũng cónhững nghiên cứu khoa học về vật liệu này như: Canada,Mexico, Brazil, Nga, TrungQuốc, Ấn Độ, Sri Lanka… Hầu hết các nghiên cứu vềXMLT của các nước đều khôngứng dụng vào lĩnh vực kênh máng, CM-XMLT trongcông trình thủy lợi (CTTL), chỉmột số ít được nghiên cứu ứng dụng trong lĩnhvực này

ở Nga và Trung Quốc Nhưngchính những nghiên cứu này đã tạo những điều kiện đểchúng ta tiếp tục nghiên cứu sâuhơnvềkếtcấuXMLTứngdụngcụthểtronglĩnhvựcCTTL.Nhìn chung kết cấu XMLT đóng một vai trò quan trọng đối với cả những nước đãvàđang phát triển Với yêu cầu về kỹ năng kỹ thuật ở mức độ không cao và nhữngtínhnăngư u v i ệ t c ủ a n ó , X M L T p h ù h ợ p v ớ i c á c n ư ớ c đ a n g p h á t t r i ể n t r o n g n h ữ

n g ứ n g dụng đơn giản về kết cấu nhà, bể chứa nước, thùng chứa thực phẩm, hệ thống kênhmáng, cầu máng dẫn nướctưới cho nông nghiệp và cấp nước cho sinh hoạt… Ở nhữngnước đã phát triển, sự ứngdụng công nghệ tiên tiến cho hệ thống xây dựng và sản xuấtđã làm cho nó càng trở nênthu hút đối với những ứng dụng cho các loại kết cấuphứctạphơn,đadạnghơnvàthẩmmỹhơn trongxâydựngnhàcửacũngnhưnhữngkếtcấuxâydựngkhác

Ở Việt Nam những nghiên cứu về lý thuyết và công nghệ chế tạo XMLT trong lĩnhvựcthủy lợi phát triển mạnh vào những năm 1990 Bao gồm các đề tài nghiên cứu vềtínhtoán thiết kế, về công nghệ chế tạo kênh máng và CM-XMLT nhịp ngắn, nhịplớn Vàtiếp đến là những giáo trình, tài liệu tính toán XMLT cũng được biên soạn.Các tiêuchuẩn, quy trình về hướng dẫn tính toán thiết kế Cầu máng vỏ mỏng XMLTcũng đượcbanhànhlầnlượtcácnăm2006và2012[13][14][15][16].

Đối với kết cấu CM-XMLT nói riêng, đây là kết cấu tương đối đặc biệt được sửdụngnhiều ở Việt Nam và đã có hơn hai mươi năm nghiên cứu CM-XMLT ngày càngđượcsửdụngrộngrãihơntrongcácCTTLvớicác ưuđiểmnổibật:trọnglượngbảnthânnhẹ, tiết kiệm vật liệu, tuổi thọ cao, khả năng chống nứt tốt, kiến trúc đẹp… Tuy nhiênđến nay việc tính toán thiết kế

và thi công CM-XMLT vẫn còn nhiều hạn chế, CM-XMLT vẫn chỉ được sử dụng ởloại nhịp ngắn với chiều dài nhịp không vượt quá 8 m,thông dụng vẫn là loại nhịp cóchiều dài 6 m, đồng thời đường kính máng XMLT (tiếtdiện chữ U) không vượt quá 1,2

m nhưng phổ biến cũng chỉ ở giới hạn đường kính từ(0,61,0)m

Hệthốngkênhtướicủacácdựánthủylợingàycànggặpphảicácloạiđịahìnhphứctạp,bịchia cắt nhiềunên phảivượt qua nhiều sông, suối,thung lũng.Với cầum á n g nhịp ngắn

L ≤ 6 m, chi phí xây dựng sẽ cao do tốn rất nhiều mố trụ cầu, hơn nữa độ antoàn cũngthấp khi có quá nhiều mố trụ có chiều cao lớn và phải thi công ở giữa lòngsông, suối

Do đó CM-XMLT nhịp lớn sẽ là giải pháp thực sự cần thiết để giảmgiáthànhvàtăngcườngđảmbảoantoànc h o cáccôngtrìnhCM-XMLTvượtsông,suối…

Để có thể tận dụng hết khả năng chịu lực của cấu kiện XMLT, đồng thời đáp ứngđượcyêu cầu của thực tế ngày càng cao đối với cầu máng nhịp lớn… đòi hỏi phải đisâu vàonghiên cứu các loại hình thức kết cấu của CM-XMLT nhịp lớn Qua một số kếtquảnghiên cứu ban đầu cho thấy khản ă n g c h ị u l ự c c ủ a k ế t c ấ u k h ô n g

g i a n c ủ a m á n g XMLT rất lớn, đối với máng nhịp đơn thì chiều dài mángXMLT có thể kéo dài đến 12m mà không cần sử dụng thêm các biện pháp khác Đối

chiềudàitừ(1230)mvẫncóthểdùngkếtcấumángXMLTnhưngphảitínhtoántăngcường

thép ƯST Đối với các loại nhịp máng có chiều dài > 30 m nếu dùng kết cấumángXMLTthìphảikếthợpđồngthờicảvớithépƯSTvàkếtcấudâyvănghoặcdâytreo.

Bên cạnh việc nghiên cứu tính toán kết cấu CM-XMLT nhịp lớn, cũng phải đồngthờichú ý đến việc nghiên cứu các công nghệ thi công mới cho phù hợp với các hìnhthứckết cấu nhịp lớn Có như thế mới đảm bảo cho việc ứng dụng các loại kết cấu CM-XMLTnhịplớntrongthựctiễn

Do đó việc lựa chọn đề tài Luận án “Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầumáng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn” có ý nghĩa khoa học và thực

tiễn,nếu thành công sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao trong thiết kế và thi công cầu mángnhịplớntrongcáccôngtrìnhdẫnnước

2 Mụctiêunghiêncứu

Nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng cầu máng xi măng lưới thép ứng suấttrước(CM-XMLT-ƯST) nhịp lớn tại hiện trường làm cơ sở xây dựng chương trình tính toánchuyên dụng kết cấu CM-XMLT-ƯST nhịp lớn trên máy tính để dễ dàng cho việctínhtoánthiếtkếvàđềxuấtcôngnghệchếtạoCM-XMLTphùhợp

1 Phân tích lựa chọn mô hình tính toán, lập trình tính toán, thực nghiệm trên máytínhnghiên cứu về quy luật ứng suất và biến dạng của CM-XMLT thường và CM-XMLT-ƯSTnhịplớn.

2 Kết hợp thực nghiệm trên máy tính và hiện trường nghiên cứu về công nghệ chếtạoCM-XMLTnhịplớnbằngphươngpháprungápvánkhuôn

3 Thực nghiệm tại hiện trường nghiên cứu về quy luật ứng suất và biến dạng của XMLTthườngvàCM-XMLT-ƯSTnhịplớn,theomôhìnhthực(tỉlệ1:1)

Nghiêncứuthựcnghiệmchophépkiểmnghiệmmôhìnhtoán

Nghiên cứu về công nghệ thi công giúp lựa chọn và bố trí máy đầm để chế tạo XMLTvỏmỏngbằngcôngnghệrungápvánkhuôn

CM-5.2 Ýnghĩathựctiễn

Các kết quả nghiên cứu của luận án có thể áp dụng trong thiết kế và chế tạo cầumángthicôngthủcôngchocáccôngtrìnhdẫnnướcởViệtNam.

6 Cấutrúccủa Luận án

Luận án ngoài phần Mở đầu và Kết kuận, 38 tài liệu tham khảo, 06 tài liệu tác giảđãcông bốvà 04Phụ lục, nội dung chính củaLuận ánđược trình bày trong0 4

C h ư ơ n g baogồm120trang,72hìnhvẽvà40bảngbiểu:

Chương1:Tổngquan vềcầumángxi mănglướithépứngsuấttrướcnhịplớn

Chương2:Nghiêncứutrạngthái ứngsuấtvà biếndạngcầumángximănglướithépứngsuấttrướcnhịplớn

Chương3:Nghiêncứucôngnghệchếtạocầumángximănglướithépnhịplớnbằngphươngpháprungápvánkhuôn

Chương4:Nghiêncứuthựcnghiệmtạihiệntrườngứngsuấtvàbiếndạngcầumángxi

mănglướithépứngsuấttrướcnhịplớn

CM-XMLT gồm các bộ phận chính: cửa vào, cửa ra, thân máng, trụ đỡ (hình 1.1).Việcbố trí và thiết kế cửa vào, cửa ra, tính toán thuỷ lực trong máng, tính toán dòngchảy tạicửa vào cửa ra,các biện phápchốngthấm,chống xói lở,tránhlắngđọngbùnc á t … trong luận án này sẽ không đề cập đến Luận án chủ yếu đi sâu vào các phần nghiêncứunộilựckếtcấuthânmángXMLT.

Hình1.1.Sơđồkếtcấucầu máng

1 Cửavào;2 Mố biêntrọng lực;3 Thânmáng;4 Trụ đỡkhung kép;5 Trụ đỡkhung đơn;

6.Móng trụ đỡ;7 Kheco giãn;8 Cửa ra;9 K ê n h ; 1 0 Mặt đất tựnhiên

Kết cấu thân máng được phân thành hai loại: kiểu dầm và kiểu vòm, thông thườngdùngkiểu dầm Thân máng kiểu dầm có đặc điểm chịu lực như một dầm có gối đỡ là các trụgiữa và mố biên Tuỳ theo vịtrí các gối tựa và vị trí các khớp nối, thân máng kiểudầmlạiđượcphânthànhhailoại:loạidầmđơn,loạidầmmộtnhịpcómútthừahoặcdầmliên tục Đối với cầu máng BTCT chủ yếu sử dụng nhịp kiểu dầm đơn thườngkhôngvượtquá10m,vànhịpcầumángkiểumútthừa(khoảngcáchgiữahaigốiđỡ)thường

không quá 25 m Với CM-XMLT thường chỉ sử dụng nhịp kiểu dầm đơn với chiềudàikhông quá 6 m Do đó cần phải nghiên cứu thêm các hình thức kết cấu thân máng

Hình1.2 Hìnhdạng mặt cắtthânmáng

a.Hình chữ nhật;b H ì n h thang;c H ì n h chữU;d Hình elip; e.Hìnhparabôn

Cầu máng mặt cắt chữ nhật và hình thang có cấu tạo đơn giản, dễ thi công, dễ nốitiếpvới đoạn cửa vào và cửa ra Cầu máng chữ U có trạng thái thủy lực tốt hơn cầumánghình chữ nhật, khả năng chịu lực của cầu máng chữ U cũng tốt hơn, trọng lượngcủa cầumáng này khá nhẹ, nên rất thuận tiện cho việc đúc sẵn và lắp ghép Các mặt cắt khácítdùngvìtínhtoánvàthicôngkháphứctạp

Cầu máng vỏ trụ mỏng có khả năng chịu lực theo phương dọc lớn hơn nhiềuphươngngang Khi trên kênh không có yêu cầu về vận tải thủy, để tăng thêm độ cứngcủaphương ngang, tăng độ ổn định tổng thể và cục bộ của máng, thường bố trí cácthanhgiằng ngang và các sườn gia cường dọc (tai máng) Khi có yêu cầu về vận tảithủykhông thể bố trí các thanh giằng ngang, thì cần bố trí các sườn gia cường ngang

hoặctăngthêmchiềudàythànhmáng(hình1.3).

Luậnánđisâunghiêncứucholoại mặtcắtngangthânmángXMLTcódạngchữ U

22

- Đểđảmbảođiềukiệnchốngnứttheophươngngang,đoạncongởđáymángthườnglàmdàyhơn,kíchthướcphầnnàycóthểlấynhư sau:

2

3 1

1 15÷20cm 20÷25cm2

k i ể u khung có hai loại: khung đơn (hình 1.6b) và khung kép (hình 1.6c) thường dùngcho

trongđó: G–áplựctácdụnglêngốiđỡ(kN);

f–hệsốmasátgiữathânmángvàgốiđỡ

- Áplực thủy động:Áp lực thủy động tác dụng lênmộtđơnvị diệntích trụ

đượctínhtheocôngthức(1-3)vàcóđiểmđặtcủahợplựcở2/3độsâumựcnướcthiếtkế:

Pk1 .v

22g

1.1.3.2 Phântíchnộilựckếtcấuthânmángximănglướithép

Thân máng là một kết cấu vỏ mỏng không gian, thường được gia cường bằng cácsườndọc, sườn ngang và thanh giằng, do đó việc phân tích nội lực thân máng trên cơ sởcácphương trình vi phân cơ bản của lý thuyết vỏ mỏng không gian để tìm lời giải chínhxácthì hầu như không thểt h ự c h i ệ n đ ư ợ c , m à c h ỉ c ó t h ể d ù n g c á c

t ì m lờigiảigầnđúng,nhưphươngphápsaiphânhữuhạn,phươngphápPTHH

Đối với các cầu máng lớn và trung bình thì thiết kế đòi hỏi nội lực có độ chính xáccao,cần phân tích nội lực thân máng theo bài toán vỏ mỏng không gian Tốt nhất làdùngphương pháp phần tửh ữ u h ạ n v à g i ả i t h e o c h u y ể n v ị , h i ệ n

n a y c ó n h i ề u p h ầ n m ề m mạnh cho phép phân tích các kết cấu vỏ có dạng

bất kỳ và chịu tải trọng tuỳ ý nhưSAP2000 hay ANSYS, song đòi hỏi người sử dụngphải có hiểu biết nhất định về lýthuyếtvỏmỏngvàphươngphápphầntửhữuhạn.

Đối với cầu máng nhỏ có thể dùng phương pháp gần đúng để phân tích nội lựcthânmáng, một trong các phương pháp hiện nay thường dùng là thay bài toán tính vỏmỏngkhông gian bằng hai bài toán phẳng riêng biệt theo phương dọc và phương ngangmáng,được gọi là phương pháp tính theo “lý thuyết dầm” Theo lý thuyết tính toán này,phương dọc thân máng được tínhnhư bài toán dầm, phương ngang máng được tính nhưmột hệ phẳng (khung phẳng) có

bề rộng đơn vị được cắt ra từ thân máng chịu tất cả cáctải trọng tác dụng lên đoạnmáng đó và được cân bằng nhờ các lực tương hỗ củacácphầnmánghaibên,đượcgọilà“phươngpháplựccắtkhôngcânbằng”

Theo các tài liệu hướng dẫn tính toán CM-XMLT thông thường, phương pháp tínhtoánmáng theo lý thuyết dầm cho lời giải tương đối chính xác khi tỷ số giữa chiều dàinhịpmáng và bề rộng tiết diện máng L/Do10, còn khi L/Do< 10m à v ẫ n t í n h t h e o

X M L T v ẫ n p h ổ b i ế n ở l o ạ i c h i ề u d à i n h ị p đ ơ n k h ô n g v ư ợ t q u á 8 m , t h ô n g dụngvẫn là nhịp có chiều dài 6 m, đồng thời đường kính lòng máng XMLT cũng chỉmớidừngởgiớihạnDo= (11,2)m

Hệ thống kênh dẫn nước của các CTTL ngày càng gặp phải các loại địa hình phứctạp,bị chia cắt nhiều nên phải vượt qua nhiều sông, suối, thung lũng Với các cầu mángcóchiềudàinhịpL6m(đượcgọilànhịpngắn),chiphíxâydựngcầumángsẽcaodotốn rấtnhiều mố trụ cầu, hơn nữa độ an toàn cũng thấp khi có quá nhiều mố trụ có chiềucao lớn và phải thi công ở giữa lòng sông Do đó CM-XMLTnhịp lớn sẽ là giải phápthực sự cần thiết để giảm giá thành và đảm bảo an toàn cho các côngtrình CM-XMLTvượt sông, suối… Việc sử dụng kết cấu máng XMLT nhịp lớn chocác công trình dẫnnướcchắcchắnsẽđemlạihiệuquảkinhtếcao.

Vì vậy để có thể tận dụng hết khả năng chịu lực của cấu kiện XMLT, đồng thời đápứngđượcy ê u c ầ u c ủ a t h ự c t ế n g à y c à n g c a o đ ố i v ớ i

c ầ u m á n g n h ị p l ớ n … đ ò i h ỏ i p h ả i đ i sâu vào nghiên cứu các loạihình thức kết cấu của CM-XMLT nhịp lớn Qua một số kếtquả tính toán nghiên cứuban đầu của tác giả[14][17], cho thấy khả năng chịu lực củakết cấu không gian củamáng XMLT rất lớn, đối với máng nhịp đơn thì chiều dài mángXMLT có thể kéo dàiđến 16m mà không cần sử dụng thêm các biện pháp khác Đốivới các loại nhịp máng

có chiều dài từ (1630) m vẫn có thể dùng kết cấu máng XMLTnhưng phải tính toántăng cường thêm thép ƯST Đối với các loại nhịp máng cóchiềudài>30m nêndù ng k ế t cấum á n g XM L T h o ặ c BTCTnhưngphảikết hợ pvớ i

t hé pƯSTvàkếtcấudâyvănghoặcdâytreo

1.2.2 Tínhtoáncầumángximănglướithépnhịplớn

Tính toán phân tích nội lực và bố trí thép cho CM-XMLT nhịp lớn cũng tương tựnhưtính toán cho thân máng XMLT nhịp ngắn, tùy theo yêu cầu độ chính xác mà cóthể sửdụnglýthuyếtdầmhaylýthuyếtvỏmỏngkhônggianđểtính

Trong các nghiên cứu trước đây của tác giả cho CM-XMLT nhịp lớn[14][17], đãsửdụng phần mềm SAP2000 để tính toán mô phỏng cho hàng trăm bài toán Trên cơsởphân tích kết quả của ứng suất và biến dạng của các loại kích thước CM-XMLT chữU:đường kính trong lòng máng Do, chiều cao H, chiều dài nhịp L, kích thước taimáng,kíchthướcvàkhoảngcáchcácthanhgiằng

Tácgiảđãrútrađượckếtluậnvề:

- Kíchthướchợplýcủamặtcắtngangthânmáng(đườngkínhDo,chiềucaoH)

1.3 Tổng quanvềcầumángxi mănglướithépứngsuấttrướcnhịplớn

1.3.1 Kháiquátvềcầumángximănglướithépứngsuấttrước nhịplớn

CM-XMLT-ƯST khác CM-XMLT thông thường ở chỗ trước khi chịu tác dụngcủangoại lực, cầu máng đã được nén trước Lực nén trước này làm giảm một phần haytoànbộ ứng suất kéo do ngoại lực sinh ra (trọng lượng bản thân máng, áp lực nước và tảitrọng người đi lại), do đó làmtăng khả năng chống nứt theo phương dọc và tạo nên độvồng trước, làm giảm được độvõng tổng cộng của cầu máng khi khai thác Do đó CM-XMLT-ƯSTcóthểvượtquađượccácnhịplớnhơnCM-XMLTthôngthường

Hình1.9.TácdụngcủalựccăngtrướcTác dụng của ƯST có thể thấy rõ trong sơ đồ hình 1.9, dưới tác dụng của ngoại lực(áplực nước, người qua lại, trọng lượng bản thân máng…) thớ dưới cùng của mángsinhứng suất kéo3 Nếu trước khi chịu tác dụng của ngoại lực, cho cầu máng chịu mộtlựcnén lệch tâm N, làm cho thớ dưới cùng sinh ra ứng suất nén1 Vậy sau khi tácdụngcủangoạilực,ứngsuấtcuốicùngcủatiếtdiệnmángbằngtổngứngsuấtcủahaitrường

hợp tảitrọng trên Ứng suấtthớ dướicùngcủam á n g c ó t h ể c h ị u n é n 1- 3>0

h o ặ c chịukéokhi1-3< 0

1.3.2 Phươngpháptạoứngsuất trước

Để tạo ƯST trong các kết cấu BTCT nói chung hay XMLT nói riêng, cốt thép đượckéocăng sau đó neo vào cấu kiện, do cốt thép có xu hướng phục hồi co lại làm cho cấukiệnchịunén.Cũngcóthểdùngphươngpháplàmgiãndàicốtthép,neohaiđầucốtthép,sau đó làm lạnh, cốt thép sẽ co ngắn lại tạo thành ƯST Căn cứ vào cốt thép căng trướchay sau có thể phân thành hai loại:phương pháp căng trước và phương pháp căng sau[18][19]

1.3.2.1 Phươngphápcăngtrước

Trongphươngphápcăngtrướccốtthépđượckéocăngtrênbệchuyêndụngvàđượcneo vào giá đỡ của bệ căng Sau khi căng cốt thép xong, đổ vữa xi măng và bảo dưỡng,đợi cho vữa xi măng đạt tới mộtcường độ chịu lực (thường không dưới 70% cường độthiết kế) để bảo đảm cho thépƯST và vữa xi măng có đủ lực dính, tiếp đến cắt rời cốtthép khỏi giá căng Do thépƯST co lại làm cho cầu máng chịu nén trước, tạo thànhCM-XMLT-ƯST(hình1.10)

1 Cốt thép ứng suất trước; 2 Giá đỡ căng cốt thép; 3 Thiết bị neo; 4 Kéo căng cốt thép bằngthiếtbịkéo;5 Cấukiệnứng suấttrước;6 Mặtbằngthi công;7.Cấu kiệnximăng lướithép

1 Thânmángthi côngcó chừalỗ;2.Luồndâythépvà kéocăng

3.Neo cộtthép;4.Phụt vữa vàolỗ vàbịt đầu

Hình1.11.Phương phápcăngsau

1.3.3 Tínhtoáncầumángximănglướithépứngsuấttrước

1.3.3.1 Ứngsuấtkéotrướcgiớihạn

Ứngsuấtkéotrướclớnnhấtchophéptrongcốtthépứngsuấttrước(thépƯST)đượcgọil à ứ n g s u ấ t g i ớ i h ạ n v à đ ư ợ c k ý h i ệ u l à k.Ứ n g s u ấ t t r ư ớ c g i ớ i h ạ n p h ụ t h u ộ c v à

o loạicốtthépdùngvàphươngpháptạoƯST

Bảng1.1.Ứngsuấtkéotrướcgiớihạnk( d a N / c m2)

Phươngphápcăngtrước Phươngpháp căngsau

lượng mối hàn có thể không tốt, nên lực kéo giới hạn nếu lấy quá cao có thể gây mấtantoàn Cho nên khi thiết kế CM-XMLT-ƯST giá trịkkhông được lấy vượt quá trịsốchoởbảng1.1ởtrên.

1.3.3.2 Tổnhaoứngsuấttrước

Ứng suất kéo trước tạo ra trong thép ƯST, sau khi neo ƯST bị giảm, lượng giảmnàyđược gọi là tổn thất hay tổn hao ƯST, do nhiều nguyên nhân như do biến dạng củathiếtbị neo, do ma sát giữa lỗ luồn thép và thép ƯST, do chênh lệch nhiệt độ giữa thép ƯSTvà giá căng, do co ngót và từbiến của vữa xi măng, do chùng thép ƯST, do thânmángbịépco.Cáctổnhaonàyđượcxácđịnhtheocáccôngthứctrongcáctiêuchuẩnthiếtkế củamỗinước, cáccông thức này đều dựa trên độ giảm biếndạng tương đối L/Lcủathép ƯST do các nguyên nhân nói trên, nên các tổn hao này tính theo tiêuchuẩnthiếtkếcủacácnướccũngkhôngkhácnhaunhiều

- Tổn hao ƯST do biến dạng của thiết bị neohl- Cốt thép kéo căng sau khi neo, dobiếndạng của thiết bị neo làm thép ƯST co ngắn lại một đoạnL(mm) và thép ƯSTsẽbịtổnhaomộtlượngứngsuấtbằnghl:

- Tổn hao ƯST do ma sát giữa lỗ luồn thép và thép ƯSTh2- Khi kéo căng thépƯSTtheo phương pháp căng sau, giữa thép ƯST và lỗ luồn thép sinh lực ma sát, ứngsuấtthépƯSTtạiđầukéolàkthìứngsuấtthựctếtạimặtcắttínhtoánlà(k-h2):

1 2

Eat=2,0×106(daN/c m2)-môđ un đà nhồicủathépƯST

- Tổn hao ƯST do co ngót của vữa xi măngh4- Trong phương pháp căng trước, vữa ximăngtrong quá trình đông cứng sẽ bị co ngót Biến dạng tương đối co ngótcthay đổitrongkhoảng từ 0,0004 ÷ 0,0008, thường lấyc= 0,0006.Tổnh a o Ư S T d o c o

- Tổn hao ƯST do vữa xi măng thân máng bị ép coh7- Ngay sau khi tác dụng ƯST,xảy

ra biến dạng ép co trong vữa xi măng làm giảm ứng suất trong thép ƯST Tổnhaoứngsuấtdothânmángbịépcođượcxácđịnhtheocôngthức:

btrongđó:blàứngsuấtthân mángtạivịtrí trọngtâmthépƯST

Từ các công thức tínhổn hao ƯST ở trên tathấy chúng phụ thuộcl ẫ n n h a u , s ự

x u ấ t hiện của tổn hao này có ảnh hưởng qua lại đối với tổn hao kia, do đó để có giátrị chínhxác của các tổn hao ta cần phải tính lặp Trong các cấu kiện ƯST thông thườngchỉ cầnlời giải gần đúng có thể lấy kết quả của bước lặp đầu tiên Ở đây ta có thể sửdụng bảngtínhExcelthựchiệngiảilặpđểtínhcáctổnhao

Tổn hao được phân thành 2 nhóm, nhóm thứ nhất và nhóm thứ hai như trong bảng1.2.Tổngcáctổnhaohtheocáccôngthứctrênkhôngnhỏhơngiátrịsau:

- Phươngphápcăngtrước:1 0 0 0 daN/cm2

- Phươngphápcăngsau: 800daN/cm2

Bảng1.2.TổhợptổnhaoƯSTcủacácgiaiđoạnTổhợpcáctổnhaoƯST Phươngphápcăngtrước Phươngpháp căngsau

- Tổn hao trước khi thân

mángchịunéntrướchI(nhómI)

h1+h3+h4+h5+