nghiên cứu phương pháp thiết kế cầu máng loại lớn theo sơ đồ không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn

LỜI CẢM ƠN



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu phương pháp thiết kế cầu máng
loại lớn theo sơ đồ không gian bằng phương pháp PTHH ” được hoàn thành nhờ
sự hướng dẫn tận tình của TS. Nguyễn Trí Trinh cùng với các thầy cô ở Trường Đại
học Thủy lợi cũng như sự tạo điều kiện và giúp đỡ của gia đình và người thân.
Tác giả xin cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của TS. Nguyễn Trí Trinh, đồng
cảm ơn các thầy cô ở Trường Đại học Thủy lợi, Khoa Công trình, Bộ môn Sức Bền
Kết Cấu đã tạo điều kiện và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả cũng xin cảm ơn sự động viên giúp đỡ, chia sẻ, cổ vũ tinh thần của
người thân, gia đình và bạn bè để tác giả có thể hoàn thành luận văn.
Do thời gian và trình độ có hạn nên luận văn không thể tránh được những
thiếu sót nên tác giả rất mong nhận được ý kiến chia sẻ, đóng góp của các thầy cô,
bạn bè đồng nghiệp để luận văn đáp ứng được những mục tiêu đề ra.


Hà Nội, ngày tháng 08 năm 2013
Tác giả luận văn



Trần Văn Tuỳnh

LỜI CAM ĐOAN


Tên tôi là Trần Văn Tuỳnh, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu
của riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và
chưa được ai công bố trong bất kì công trình khoa học nào.

Hà Nội, ngày tháng 08 năm 2013
Tác giả luận văn



Trần Văn Tuỳnh

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .

25TMỞ ĐẦU25T 1
25TI.25T 25TTÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.25T 1
25TII.25T 25TMỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI.25T 2
25TIII.25T 25TCÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.25T 2
25TIV.25T 25TKẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC.25T 3
25T CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẦU MÁNG 4
25T1.125T 25TTỔNG QUAN VỀ CẦU MÁNG TRONG HỆ THỐNG THUỶ LỢI.[14].25T 4
25T1.225T 25TGIỚI THIỆU MỘT SỐ CẦU MÁNG THỰC TẾ ĐÃ THIẾT KẾ Ở NƯỚC
TA
25T 8
25T1.325T 25TGIỚI THIỆU MỘT SỐ CẦU MÁNG THỰC TẾ ĐÃ THIẾT KẾ Ở NƯỚC
NGOÀI.
25T 10
25T1.425T 25TKẾT LUẬN CHƯƠNG 1.25T 18
25TCHƯƠNG 2:TIÊU CHUẨN VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾCẦU MÁNG 19
25T2.125T.25TGIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU MÁNG TRONG NƯỚC.25T 19
25T2.1.125T 25TVề phạm vi áp dụng.[10]25T 19
25T2.1.225T 25TVề yêu cầu kỹ thuật chung. [10]25T 19
25T2.1.325T 25TVề cấu tạo cầu máng . [10]25T 19
25T2.1.425T 25TVề tính toán kết cấu xi măng lưới thép. [10]25T 20
25T2.1.525T 25TMột số nhận xét về tiêu chuẩn.25T 25
25T2.225T.25TTÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU MÁNG THEO TIÊU CHUẨN NƯỚC
NGOÀI.
25T 26
25T2.2.125T 25TVề yêu cầu kỹ thuật chung: [17]25T 26
25T2.2.225T 25TVề hình thức và cấu tạo.[17]25T 27

25T2.2.325T 25TVề tính toán thủy lực.[17]25T 31
25T2.2.425T 25TVề tính toán thiết kế kết cấu cầu máng. [17]25T 32
25T2.3.25T 25TCÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU MÁNG.25T 35
25T2.3.125T 25TPhương pháp giải tích.[7],[10].25T 35
25T2.3.225T 25TPhương pháp số.[5]25T 38
25T2.3.325T 25TChọn phương pháp tính toán.25T 39
25T2.425T .25TPHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT
CẤU
25T 39
25T2.4.125T 25TNội dung của phương pháp phần tử hữu hạn . [5], [11], [15]25T 39
25T2.4.225T 25TTính kết cấu theo mô hình tương thích. [5], [11], [15]25T 41
25T2.4.325T 25TGiải hệ phương trình cơ bản. [5], [11], [15].25T 46
25T2.525T.25TPHẦN MỀM TÍNH TOÁN .25T 46
25T2.5.125T 25TChọn phần mềm tính toán kết cấu cầu máng.[4].25T 46
25T2.5.225T 25TBài toán tấm và vỏ. [3],[4],[16].25T 47
25T2.625T 25TKẾT LUẬN CHƯƠNG 2.25T 50
25TCHƯƠNG 3:ỨNG DỤNG CHO CẦU MÁNG NGÀN TRƯƠI-HÀ TĨNH 51
25T3.125T 25TGIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH.25T 51
25T3.1.125T 25TGiới thiệu chung về hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang. [1]25T 51
25T3.1.225T 25TGiới thiệu về cầu máng Ngàn Trươi [1].25T 55
25T3.225T 25TCÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU MÁNG NGÀN
TRƯƠI.
25T 56
25T3.2.125T 25TMục đích tính toán.25T 56
25T3.2.225T 25TTiêu chuẩn và phần mềm dùng trong tính toán.25T 57
25T3.2.325T 25TCác chỉ tiêu, thông số dùng trong tính toán.[1],[6], [8], [9].25T 57
25T3.2.425T 25TSơ đồ kêt cấu, trường hợp tính toán, các lực tác dụng lên cầu máng.25T 58
25T3.2.525T 25TTính toán kết cấu thân máng theo phương pháp Sức bền vật

liệu[2],[12],[13]
25T 60
25T3.2.625T 25TTính toán kết cấu thân cầu máng theo phương pháp PTHH (phần mềm
Sap 2000).[4]
25T 65






25T3.2.725T 25TNhận xét kết quả tính toán kết cấu cầu máng theo các phương pháp.25T 77
25T3.325T 25TTÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU MÁNG NGÀN TRƯƠI THEO PHƯƠNG
PHÁP PTHH CHO CÁC TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN.
25T 78
25T3.3.125T 25TSơ đồ kết cấu dùng để tính toán.25T 78
25T3.3.225T 25TCác trường hợp tính toán .25T 88
25T3.3.325T 25TCác lực tác dụng lên cầu máng.25T 88
25T3.3.425T 25TKết quả tính toán.25T 90
25T3.425T 25TKẾT LUẬN CHƯƠNG 3.25T 94
25TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.25T 96
25TI.25T 25TNHỮNG KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC25T 96
25TII.25T 25TNHỮNG TỒN TẠI TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN VĂN.25T 97
25TIII.25T 25TNHỮNG KIẾN NGHỊ VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.25T 97
25TTÀI LIỆU THAM KHẢO25T 98
PHỤ LỤC.

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
25TUHình 1.1 Kết cấu dẫn nước thời La Mã (hình trên) và hiện nay (hình dưới)U25T 4
25TUHình 1.2: Di tích kết cấu cầu máng La Mã còn tồn tạiU25T 4
25TUHình 1.3: Sơ đồ mặt cắt dọc cầu mángU25T 5
25TUHình 1.4– Các dạng mặt cắt ngang thân mángU25T 6
25TUHình 1.5- Các loại cầu máng theo vật liệu xây dựng.U25T 7
25TUHình 1.6: Cầu máng Đaklo- Lâm ĐồngU25T 8

25TUHình 1.7: Cầu máng Củ chi – TP.Hồ Chí MinhU25T 9
25TUHình 1.8: Cầu máng Tân Quang – Thừa Thiên Huế.U25T 9
25TUHình 1.9: Vị trí cầu máng Magdeburg và sông Elbe trên bản đồ ĐứcU25T 10
25TUHình 1.10. Một số hình ảnh về cầu máng Magdeburg.U25T 13
25TUHình 1.11. Các tuyến chuyển nước của dự án "Nam thuỷ Bắc điều"U25T 14
25TUHình 1.12. Một số hình ảnh về cầu máng Tào HàU25T 15
25TUHình 1.13. Mặt cắt ngang của cầu máng Tào HàU25T 15
25TUHình 1.14. Cầu máng Minh Hà đang thi côngU25T 17
25TUHình 1.15. Cấu tạo bản đáy ở dạng bản sườn và cấu tạo sườn tăng cứngU25T 17
25TUHình 2.1: Sơ đồ tính toán của tiết diện chữ nhậtU25T 21
25TUHình 2.2– Sơ đồ ứng suất xác định vị trí trục trung hòa của tiết diện chữ IU25T 22
25TUHình 2.3– Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ IU25T 23
25TUHình 2.4:Tiêu chuẩn thiết kế các công trình trên hệ thống kênh của TQU25T 26
25TUHình 2.5 – Sơ đồ phân phối lực cắt không cân bằngU25T 36
25TUHình 2.6 – Sơ đồ giải bài toán bằng phương pháp PTHH.U25T 45
25TUHình 3.1: Cắt dọc và cắt ngang cầu mángU25T 58
25TUHình 3.2– Sơ đồ tính toán vách máng.U25T 60
25TUHình 3.3– Biểu đồ nội lực vách máng.U25T 61
25TUHình 3.4– Sơ đồ tính toán đáy máng.U25T 61
25TUHình 3.5– Biểu đồ Mô men M tại đáy máng ( T.m)U25T 62
25TUHình 3.6– Biểu đồ lực cắt Q tại đáy máng (T)U25T 62
25TUHình 3.7– Sơ đồ tính toán dầm chính.U25T 63
25TUHình 3.8– Biểu đồ Mô men M tại dầm chính ( T.m)U25T 63
25TUHình 3.9– Biểu đồ lực cắt Q tại dầm chính (T)U25T 64
25TUHình 3.10– Mô men tại vách máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T.m)U25T 66
25TUHình 3.11– Lực cắt tại vách máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T)U25T 66
25TUHình 3.12–Ứng suất lớn nhất tại vách máng (T/m2)U25T 67
25TUHình 3.13– Mô men tại đáy máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T.m)U25T 67
25TUHình 3.14– Mô men tại đáy máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T.m)U25T 68
25TUHình 3.15– Lực cắt tại đáy máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T).U25T 68

25TUHình 3.16–Ứng suất lớn nhất tại đáy máng (T/m2)U25T 69
25TUHình 3.17– Mô men tại các dầm đỡ.U25T 69
25TUHình 3.18– Lực cắt tại các dầm đỡ.U25T 70
25TUHình 3.19– Độ võng tại các dầm đỡ.U25T 70
25TUHình 3.20– Mô men tại vách máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T.m)U25T 71






25TUHình 3.21– Lực cắt tại vách máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T)U25T 72
25TUHình 3.22–Ứng suất lớn nhất tại vách máng (T/m2)U25T 72
25TUHình 3.23– Mô men tại đáy máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T.m)U25T 73
25TUHình 3.24– Mô men tại đáy máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T.m)U25T 73
25TUHình 3.25– Lực cắt tại đáy máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T)U25T 74
25TUHình 3.26–Ứng suất lớn nhất tại đáy máng (T/m2)U25T 74
25TUHình 3.27– Mô men tại các dầm đỡ.U25T 75
25TUHình 3.28– Lực cắt tại các dầm đỡ.U25T 75
25TUHình 3.29–Ứng suất lớn nhất tại dầm đỡ (T/m2)U25T 76
25TUHình 3.30– Độ võng tại các dầm đỡ.U25T 76
25TUHình 3.31: Cắt dọc và cắt ngang cầu máng đề xuất.U25T 79
25TUHình 3.32– Mô men tại vách máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T.m)U25T 81
25TUHình 3.33– Lực cắt tại vách máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T)U25T 81
25TUHình 3.34:Ứng suất lớn nhất tại vách máng (T/m2)U25T 82
25TUHình 3.35– Mô men tại đáy máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T.m)U25T 82
25TUHình 3.36– Mô men tại đáy máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T.m)U25T 83
25TUHình 3.37– Lực cắt tại đáy máng theo phương vuông góc với dòng chảy (T)U25T 83
25TUHình 3.38: Ứng suất lớn nhất tại đáy máng (T/m2)U25T 84
25TUHình 3.39– Mô men tại các dầm đỡ.U25T 84

25TUHình 3.40– Lực cắt tại các dầm đỡ.U25T 85
25TUHình 3.41– Độ võng tại các dầm đỡ.U25T 85
25TUHình 3.42– Mô men tại các dầm chính.U25T 85
25TUHình 3.43–Lực cắt tại các dầm chính.U25T 86
25TUHình 3.44– Mô men tại các dầm phụ và thanh sườn.U25T 86
25TUHình 3.45– Lực cắt tại các dầm phụ và thanh sườn.U25T 86
25TUHình 3.46– Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu mángU25T 88
25TUHình 3.47- Ứng suất trước theo phương dọc cầu mángU25T 94
25TUHình 3.48. Cấu tạo bản đáy và cấu tạo sườn tăng cứng trong cầu máng nhịp lớn.U25T 95


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

25TUBảng 3.1: Thông số kỹ thuật chủ yếu của kênh chính Ngàn Trươi đoạn từ K0 đến
K2+280 .
U25T 53
25TUBảng 3.2: Các thông số kỹ thuật chủ yếu của kênh chính Ngàn Trươi đoạn từ
K2+280 đến K6+900 .
U25T 54
25TUBảng 3.3 :Bảng thông số kỹ thuật các cầu mángU25T 56
25TUBảng 3.4 Bảng so sánh các kết quả tính toán theo các phương án.U25T 77
25TUBảng 3.5 Bảng so sánh các kết quả tính toán theo các phương án.U25T 87
25TUBảng 3.6 .Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên cầu máng cho các trường hợp tính
toán.
U25T 89
25TUBảng 3.7 Bảng tổng hợp các kết quả tính toán theo các trường hợp.U25T 90
25TUBảng 3.8 Bảng tính toán bố trí thép trên cầu máng.U25T 92

1

MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.
Theo Tổng cục Thủy lợi- Bộ Nông Nghiệp & Phát triển Nông Thôn
(NN&PTNT) thì hiện nay cả nước có hàng chục nghìn công trình thủy lợi các loại,
trong đó có 904 hệ thống thủy lợi lớn và vừa với quy mô diện tích từ 200ha trở lên,
có hơn 5.000 hồ chứa các loại với tổng dung tích trữ nước hơn 35,34 tỷ mét khối,
có hơn 10.000 trạm bơm lớn, có gần 5.000 cống tưới tiêu lớn, có 5.700km đê sông,
có 3.000km đê biển, có 23.000km bờ bao ngăn lũ đầu vụ hè thu ở đồng bằng sông
Cửu Long và hàng trăm kilômét kè, có hơn 126.000 km kênh mương. Theo thiết kế,
tổng năng lực của các công trình thủy lợi hiện nay có khả năng tưới cho khoảng
3,45 triệu héc ta đất canh tác, tiêu thoát nước cho 1,72 triệu héc ta đất nông nghiệp.
Đồng thời, mỗi năm các công trình thủy lợi cung cấp gần 6 tỷ mét khối nước cho
các ngành sản xuất công nghiệp và sinh hoạt.
Bên cạnh các công trình đầu mối thì hệ thống tưới chiếm một vai trò không thể
thiếu để đảm bảo tưới, tiêu với diện tích trên. Hệ thống tuới ở nước ta chủ yếu được
thiết kế dựa trên tiêu chuẩn TCVN-4118-1985 (Hệ thống kênh tưới – Tiêu chuẩn
thiết kế). Tiêu chuẩn này đã góp phần quan trọng trong việc đảm bảo các mục tiêu
tuới tiêu ở nước ta.
Hiện nay Bộ NN&PTNT đang chuẩn bị kỹ thuật để xây dựng nhiều hệ thống
tưới có quy mô rất lớn: Hệ thống tưới Cửa Đạt (84.000ha), Ngàn Trươi Cẩm Trang
( 32.000ha)…có lưu lượng thiết kế lên đến hàng vài chục m3/s trong điều kiện địa
hình, địa chất và dân sinh khá phức tạp, khi áp dụng TCVN-4118-1985 trong thiết
kế gặp một số khó khăn nhất định do tiêu chuẩn này chưa trình bày cụ thể chi tiết
yêu cầu thiết kế cho các công trình trên kênh, đặc biệt là công nghệ thiết kế hạng
mục cầu máng loại lớn nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc chọn hình thức cầu máng
loại lớn, chiều dài nhịp, mặt cắt tính cầu máng và các vấn đề tính toán kết cấu hợp

lý và an toàn.





2

Do vậy “Nghiên cứu phương pháp thiết kế cầu máng loại lớn theo sơ đồ
không gian bằng phương pháp PTHH ” là rất cần thiết.
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI.
Trên cơ sở tổng hợp và tham khảo các tài liệu liên quan đến cầu máng trong
ngoài nước, các tài liệu nghiên cứu về các công trình cầu máng, đặc biệt là các cầu
máng loại lớn đã được thiết kế trên thế giới , từ đó nghiên cứu đề xuất được phương
pháp thiết kế cầu máng loại lớn để có thể ứng dụng cho việc thiết kế các cầu máng
loại lớn của nước ta hiện nay.
Trong đề tài này sẽ ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để tính
toán cho một số trường hợp để từ đó nói lên được tính ưu việt và tính chất khác biệt
của phương pháp này với các phương pháp tính toán khác. Đưa ra được các ý kiến
về phạm vi ứng dụng các phương pháp tính toán trong các điều kiện cụ thể khác
nhau cho phù hợp.
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Điều tra, thống kê và tổng hợp tài liệu nghiên cứu đã có ở trong và ngoài nước
có liên quan đến đề tài đặc biệt là các công trình nước ngoài đã được thiết kế và ứng
dụng thành công.
Thu thập các tài liệu liên quan và tìm hiểu công trình được sử dụng để nghiên
cứu, ứng dụng phương pháp thiết kế.
Nghiên cứu tiêu chuẩn thiết kế cầu máng đã có tại Việt Nam.
Nghiên cứu tiêu chuẩn thiết kế cầu máng loại lớn ở nước ngoài .
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết có liên quan đến đề tài, tiếp thu và thừa kế các kết

quả nghiên cứu đã có.
Đưa ra phương pháp, mô hình tính toán và phần mềm chuyên dụng để tính
toán phân tích nội lực, ứng suất, biến dạng để chọn kết cấu hợp lý.
Phân tích, đánh giá kết quả so với các công trình đã thiết kế và các đề tài
nghiên cứu đã có.





3

IV. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC.
Luận văn bước đầu đã giải quyết được bài toán xác định kết cấu hợp lý
cho cầu máng loại lớn. Sự đóng góp của luận văn về khoa học và thực tiễn thể
hiện ở một số điểm sau:

* Về khoa học:
Đề tài này đã làm rõ được phương pháp thiết kế cầu máng loại lớn.
Trong đề tài đã ứng dụng được phương pháp PTHH để phân tích kết cấu cho
cầu máng loại lớn.
* Về thực tiễn:
Việc sử dụng phương pháp cầu máng loại lớn do đề tài đề xuất có thể áp dụng
cho một số cầu máng loại lớn đang được nghiên cứu và thiết kế ở nước ta: Ngàn
Trươi, Cửa Đạt.

4

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ CẦU MÁNG
1.1 TỔNG QUAN VỀ CẦU MÁNG TRONG HỆ THỐNG THUỶ LỢI.[14].
Trong quá trình phát triển của nhân loại, từ thời cổ đại con người đã sử dụng
nhiều công trình để dẫn nuớc từ các nguồn nước về cung cấp cho các thành phố đô
thị trong đó có một hình loại kết cấu dẫn nước được sử dụng từ thời cổ đại và vẫn
còn tồn tại đến ngày nay đó là cầu máng, đại diện tiêu biểu cho cầu máng thời cổ
đại đó là các cầu máng thời La Mã (hình.1.1) nổi tiếng được xây dựng từ 537 năm
trước công nguyên, vẫn còn tồn tại cho tới ngày nay (hình.1.2).

Hình 1.1 Kết cấu dẫn nước thời La Mã (hình trên) và hiện nay (hình dưới)

Hình 1.2: Di tích kết cấu cầu máng La Mã còn tồn tại

5

Ngày nay, trong hệ thống thuỷ lợi và giao thông vận tải đường thuỷ hay cụ thể
hơn là trong các công trình dẫn nước, thì cầu máng là công trình rất quan trọng
trong việc dẫn nước. Cầu máng được sử dụng trong các truờng hợp khi tuyến dẫn
nước đi qua các cản trở cần phải vượt qua như sông, suối, thung lũng, đường giao
thông, kênh rạch,……Nó còn được dùng để thay thế đoạn kênh đi qua vùng thấm
nước nhiều hoặc để thay thế đoạn kênh đi theo sườn dốc.
Cầu máng có ưu điểm là bảo đảm tốt các yêu cầu thuỷ lực do đó tổn thất cột
nuớc qua công trình khá nhỏ nên được ưu tiên sử dụng trong các trường hợp yêu
cầu tổn thất cột nước ít.
Kết cấu cầu máng gồm các bộ phận sau đây : cửa vào cửa ra , thân máng và
trụ đỡ (như hình 1.3)
7
1
2
3
4
5
6
7

1 Cửa vào;
5 Khe co giãn;
2 Mố bên;
6 Cửa ra;
3 Thân máng;
7 Kênh.
4 Trụ đỡ;

Hình 1.3: Sơ đồ mặt cắt dọc cầu máng

Cửa vào và cửa ra của cầu máng là đoạn nối tiếp thân máng với kênh dẫn nước
thượng, hạ lưu, có tác dụng làm cho dòng chảy vào máng thuận, giảm bớt tổn thất
do thu hẹp gây ra và dòng nước ở máng chảy ra không làm xói lở bờ và đáy kênh.
Thân máng làm nhiệm vụ chuyển nước, mặt cắt ngang có thể có các hình dạng
sau: hình chữ nhật, hình thang hoặc hình chữ U. Cầu máng có thể có loại cầu máng
1 khoang hoặc cầu máng nhiều khoang. Trong khi xây dựng cầu máng tùy theo từng
điều kiện sử dụng trên cầu máng còn kết hợp làm đường giao thông (hình 1.4).





6

d) e)
Chú thích:
a) Máng có dạng mặt cắt hình chữ nhật.
b) Máng có dạng mặt cắt hình thang.
c) Máng có dạng mặt cắt hình chữ U.
d) Máng có dạng mặt cắt hình chữ nhật gồm nhiều khoang.
e) Cầu máng kết hợp cầu giao thông bên trên cầu máng.
Hình 1.4– Các dạng mặt cắt ngang thân máng
Cầu máng dựa vào giá đỡ theo nhiều hình thức, tùy theo tình hình cụ thể mà
lựa chọn , có thể chỉ kê hai đầu vào bờ theo hình thức gối tự do. Nếu cầu máng dài
có thể đặt trên giá đỡ theo hình thức dầm liên tục hoặc dầm công sôn kép (dầm mút
thừa). Máng có thể đặt trực tiếp trên giá đỡ hoặc hệ thống dầm dọc.
Vật liệu được dùng để xây dựng cầu máng có thể là gỗ, gạch đá xây, bê tông
cốt thép hoặc xi măng lưới thép. Tuỳ theo vật liệu được dùng thì cầu máng được

phân loại thành các loại như sau: cầu máng gỗ, cầu máng bằng gạch đá xây, cầu
máng bằng bê tông cốt thép hoặc cầu máng bằng vật liệu xi măng lưới thép (hình
1.5) .



a)
b)
c)





7


a) Cầu máng bằng gạch xây


b) Cầu máng bằng gỗ



c) Cầu máng bằng xi măng lưới thép.

Hình 1.5- Các loại cầu máng theo vật liệu xây dựng.

8

1.2 .GIỚI THIỆU MỘT SỐ CẦU MÁNG THỰC TẾ ĐÃ THIẾT KẾ Ở NƯỚC TA.
Ở nước ta hiện nay, hệ thống thủy lợi và hệ thống giao thông vận tải đường
thủy đã có những bước phát triển rất quan trọng để góp phần đóng góp cho sự phát
triển của đất nước. Cùng với sự phát triển của các hệ thống thủy lợi đó thì nhiều cầu
máng cũng được xây dựng như cầu máng Đaklo, cầu máng Tân Quang,….
Dưới đây là một số hình ảnh cầu máng được xây dựng ở nước ta.


Hình 1.6: Cầu máng Đaklo- Lâm Đồng






9



Hình 1.7: Cầu máng Củ chi – TP.Hồ Chí Minh

Hình 1.8: Cầu máng Tân Quang – Thừa Thiên Huế.

10

Các cầu máng đã được xây dựng ở nước ta chủ yếu là các cầu máng loại nhỏ,
hiện nay ở nước ta có một số dự án có thể coi như cầu máng loại lớn đang và sẽ xây
dựng như cầu máng Cửa Đạt, Ngàn Trươi.
1.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CẦU MÁNG THỰC TẾ ĐÃ THIẾT KẾ Ở NƯỚC
NGOÀI.
Hiện nay, trên thế giới cầu máng đã và đang phát triển mạnh mẽ và đã đạt
được nhiều kết quả to lớn. Không những xây dựng các cầu máng loại nhỏ mà còn có
những cầu máng loại lớn đã được xây dựng và trở thành các công trình vĩ đại trở
thành biểu tượng cho đất nước xây dựng nó.
Ở các nước phương Tây và các nước phát triển có khá nhiều cầu máng loại lớn
được xây dựng, tiêu biểu trong số đó là cầu máng Magdeburg- Đức qua sông Elbe
tại miền Trung nước Đức nối các kênh 'Mittelland' ở phía Đông và 'Elbe-Havel' ở
phía Tây, tạo nên tuyến giao thông thủy quan trọng từ thủ đô Berlin và miền Đông
tới các trung tâm công nghiệp lớn bên bờ sông Rhein (Rhine) ở miền Tây.Tàu bè
không phải đi vòng (rút ngắn 12km) và tránh được nhiều khó khăn khác. Dự án
khởi đầu từ những năm 30 của thế kỉ trước, nhưng do chiến tranh thế giới thứ 2, rồi
tiếp đó nước Đức bị chia cắt, nên phải tạm ngừng cho đến năm 1997. Dự án hoàn
thành năm 2003 được coi như một trong những biểu tượng của nước Đức thống
nhất.

Hình 1.9: Vị trí cầu máng Magdeburg và sông Elbe trên bản đồ Đức





11

Cầu máng Magdeburg dài 918 m, dài nhất châu Âu, trong đó phần cầu máng
chính 228 m bằng thép gồm 3 nhịp với nhịp giữa 106,2 m. Máng rộng 34 m và sâu
4,25 m. Sử dụng 24 nghìn tấn thép, 68 nghìn m
P
3
P bê tông cốt thép. Chi phí dự án là
500 triệu Euro. Hai bên cầu máng có hành lang rộng rãi cho người đi bộ.
Dưới đây là một số hình ảnh của cầu máng.









12









13

Hình 1.10. Một số hình ảnh về cầu máng Magdeburg.

Ngày nay, cầu máng loại lớn không chỉ được xây dựng ở các nước phát triển
mà nó còn được các nước đang phát triển (tiêu biểu là Trung Quốc) nghiên cứu thiết
kế và xây dựng để phục vụ cho việc phát triển hệ thống thủy lợi và hệ thống giao
thông vận tải thủy của các đất nước đó.
Trong những năm gần đây tại Trung Quốc, để giải quyết tình trạng thiếu nước
của các tỉnh phía Bắc ở lưu vực sông Hoàng Hà và Hải Hà cùng với đó là giảm bớt
tình trạng lũ lụt vào mùa lũ của các tỉnh trong lưu vực sông Trường Giang, Trung
Quốc đã thực hiện đại dự án chuyển nước từ miền Nam lên miền Bắc (Nam thuỷ
Bắc điều ). Để thực hiện đại dự án đó, họ đã và đang xây dựng một số tuyến kênh
với các công trình trên kênh như cầu máng, xi phông hoặc đường hầm có chiều dài
và khẩu độ lớn với lưu lượng thiết kế lên tới hàng trăm m
P
3
P/s .





14


Hình 1.11. Các tuyến chuyển nước của dự án "Nam thuỷ Bắc điều"
của Trung Quốc.
Trong số các công trình của đại dự án đó có các cầu máng loại lớn có thể kể
đến là cầu máng Tào Hà và cầu máng Minh Hà .
Cầu máng Tào Hà, nằm ở tỉnh Hà Bắc, dài 2300m, chia làm 76 nhịp, dạng

dầm đơn gối lên trụ, mỗi nhịp dài 30m, bề rộng thông thuỷ 18m chia thành 3
khoang, thành cao 8m, đáy cách mặt đất chỗ lớn nhất 27m, lưu lượng thiết kế
125m
P
3
P/s, lưu lượng lớn nhất 150mP
3
P/s. Cầu máng được xây xong và đưa vào sử dụng
từ năm 2007. Dưới đây là một số hình ảnh của cầu máng Tào Hà (hình 1.12 và hình
1.13).






15




Hình 1.12. Một số hình ảnh về cầu máng Tào Hà



Hình 1.13. Mặt cắt ngang của cầu máng Tào Hà

16

Ngoài cầu máng Tào Hà, trong đại dự án này cũng đang thi công một cầu
máng dẫn được một lưu lượng lớn hơn cầu máng Tào Hà đó cầu máng Minh Hà,
tỉnh Hà Bắc. Cầu máng dài 829m, chia làm 16 nhịp, dạng dầm đơn, mỗi nhịp dài
40m, mặt cắt thông thuỷ chia làm 3 khoang, mỗi khoang rộng 8,3m cao 6,8m, lưu
lượng thiết kế 230m
P
3
P/s, lưu lượng lớn nhất 250mP
3
P/s (hình 1.14).
Đối với hai công trình này, để vượt được nhịp và làm mặt cắt có khẩu độ lớn
cả hai cầu máng đã áp dụng công nghệ bê tông ứng suất trước đồng thời có một giải
pháp kết cấu nhằm tăng khả năng chịu uốn theo phương dọc và phương ngang của
cầu máng , và cấu tạo bản đáy ở dạng bản sườn ( hình 1.15).







17



Hình 1.14. Cầu máng Minh Hà đang thi công

Hình 1.15. Cấu tạo bản đáy ở dạng bản sườn và cấu tạo sườn tăng cứng
ở thành bên.









18

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1.
Từ các phân tích số liệu, hình ảnh được thu thập, thống kê và trình bày ở trên,
nhận thấy rằng cầu máng có vai trò, vị trí rất quan trọng trong hệ thống thủy lợi và
mạng lưới giao thông vận tải đường thủy, đặc biệt việc xây dựng các cầu máng loại
lớn là rất cần thiết để phục vụ cho sự phát triển của hệ thống thủy lợi và giao thông
vận tải thủy nói riêng và cho sự phát triển của đất nước.
Việc nghiên cứu và thiết kế xây dựng cầu máng trên thế giới (các nước phát
triển và các nước đang phát triển) đã và đang đạt được những thành tựu lớn khi xây
dựng được cầu máng lớn có thể dẫn được lưu lượng 250 m
P
3
P/s. Ở nước ta hiện nay,
các cầu máng đã xây dựng hầu hết là các cầu máng loại vừa và nhỏ. Hiện nay, có
một số hệ thống thủy lợi có quy mô rất lớn: Hệ thống tưới Cửa Đạt (84 000ha),
Ngàn Trươi Cẩm Trang ( 32000ha)…có lưu lượng thiết kế lên đến hàng vài chục
m

P
3
P/s trong điều kiện địa hình, địa chất và dân sinh khá phức tạp. Vì vậy chúng ta
phải nghiên cứu để thiết kế xây dựng các cầu máng loại lớn để có thể đáp ứng được
nhu cầu dẫn nước tưới của các hệ thống thủy lợi đó, đồng thời giải quyết được các
vấn đề địa hình, địa chất và dân sinh khác.