XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ RUNG LÀM TĂNG ĐỘ BỀN ĐỘ CHỐNG THẨM CỦA MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP

Header Page 1 of 258.
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN CƠ HỌC

TRƯƠNG QUỐC BÌNH

XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ
ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ RUNG LÀM TĂNG ĐỘ BỀN
ĐỘ CHỐNG THẨM CỦA MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC

HÀ NỘI 2014
Footer Page 1 of 258.


Header Page 2 of 258.
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN CƠ HỌC

TRƯƠNG QUỐC BÌNH

XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ
ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ RUNG LÀM TĂNG ĐỘ BỀN
ĐỘ CHỐNG THẨM CỦA MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP

Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật
Mã số : 62 52 01 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC

Người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Văn Tuấn

HÀ NỘI 2014  
Footer Page 2 of 258.


Header Page 3 of 258.

1

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các kết quả, số liệu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào.

Tác giả luận án

Trương Quốc Bình

Footer Page 3 of 258.


Header Page 4 of 258.

2

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Văn Tuấn- Trƣờng Đại học
Xây dựng đã tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Nguyễn Cao Mệnh- Viện Cơ
học- Viện Hàn Lâm Khoa học Việt Nam, đã có nhiều ý kiến đóng góp cho luận
án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học đã cho những lời
khuyên, những đóng góp quý báu.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc, phụ trách cơ sở đào tạo
của Viện Cơ học- Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, khoa Công trình, các thầy
giáo, cô giáo bộ môn Kết cấu công trình-Trƣờng Đại học Thủy lợi đã tạo điều
kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình làm luận án.
Tác giả chân thành cảm ơn Công ty CMC và Trƣờng Đại học Xây dựng,
đã tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở mặt bằng, trang thiết bị để thực hiện nội dung
chế tạo mô hình bàn rung theo 2 phƣơng của luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn cán bộ và nhân viên Phòng thí nghiệm Vật
liệu Xây dựng và Sức bền vật liệu trƣờng Đại học Thủy lợi đã giúp đỡ thí
nghiệm kết cấu và vật liệu trong quá trình thực hiện các thí nghiệm phục vụ luận
án..

Footer Page 4 of 258.


Header Page 5 of 258.

3

MỤC LỤC
Trang

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ............................................................................... 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................... 8
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU........................................................................ 11
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 13
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN CẦU MÁNG XI MĂNG LƢỚI THÉP VỎ MỎNG
VÀ CÔNG NGHỆ RUNG CHẾ TẠO CẦU MÁNG XMLT ............................. 20
1.1. Kết cấu XMLT vỏ mỏng .............................................................................. 20
1.2. Ứng dụng kết cấu xi măng ƣới th p ............................................................ 21
1.3. Cầu máng XMLT.......................................................................................... 23
1.3.1 Khái quát chung.......................................................................................... 23
1.3.2 Dạng mặt cắt thân máng ............................................................................ 24
1.3.3 Phân tích về cường độ cầu máng XMLT .................................................... 28
1.3.4 Phân tích về độ chống thấm của cầu máng XMLT ................................... 30
1.4. Một số công nghệ chế tạo kênh, cầu máng XMLT ...................................... 32
1.4.1 Chế tạo bằng thủ công ................................................................................ 32
1.4.2 Chế tạo bằng vữa tự lèn ............................................................................. 32
1.4.3 Chế tạo bằng phương pháp phun ............................................................... 32
1.4.4 Chế tạo bằng phương pháp rung ................................................................ 33
1.5. Một số t nh chất ƣu biến ảnh hƣởng độ rung n chặt b tông .................... 34
1.5.1 Sự điều ch nh h n hợp ................................................................................ 34
T nh đ ng nhất ............................................................................................ 36
ộ cứng và sự cứng hóa ............................................................................. 37
ình ạng cốt liệu và cách cấu tạo của ch ng .......................................... 37
ấp phối hạt ............................................................................................... 37
Ph gia ........................................................................................................ 38
ết luận về ảnh hư ng của lưu iến đến rung l n chặt ê tông .............. 38
1.6. Rung n chặt h n hợp b tông ..................................................................... 39
i i thiệu chung ......................................................................................... 39
Phân t ch cố kết đầm chặt của quá trình rung .......................................... 40
1.6.3 Ảnh hư ng của rung đầm chặt đến cường độ của bê tông ........................ 43

1.6.4 Ảnh hư ng của rung đầm chặt đến độ chống thấm của bê tông ................ 44
ao động của hệ ch rung ằng hối lệch tâm để đ c cầu mángXMLT .. 45
1.7. Nhận xét và kết luận chƣơng 1 ..................................................................... 47
CHƢƠNG 2 NGHIÊN CỨU THIÊT KẾ MÁY RUNG CỘNG HƢỞNG THEO
HAI PHƢƠNG CHẾ TẠO CẦU MÁNG XI MĂNG LƢỚI THÉP ................... 50
2.1.Nghiên cứu bản chất của quá trình rung 2 phƣơng chế tạo cấu kiện XMLT 50
2.1.1 Quá trình tuyến t nh h a ma sát và chuyển động của h n hợp ê tông
trong mặt ph ng c ma sát ................................................................................. 50
Rung phương cộng hư ng theo phương ngang ...................................... 51
2.2. Phƣơng trình dao động của hệ k ch rung bằng khối ệch t m ..................... 51
Footer Page 5 of 258.


Header Page 6 of 258.

4

ô hình động lực h c máy rung theo phương ....................................... 51
2.2.2. Hệ phương trình ao động và lời giải:...................................................... 52
2.3. Chọn sơ bộ một số thông số của máy rung .................................................. 55
Xác định các thông số cơ ản của cơ cấu gây rung, hệ thống lò xo. ........ 57
Xácđịnh các thông số iên độ, vận tốc, gia tốc theo phương ngang OX .. 60
Xác định các thông số iên độ, vận tốc, gia tốc theo phương đứng OY .... 64
2.4. Khảo sát các mối quan hệ của bi n độ, tần số, thời gian rung khi đúc cầu
máng XMLT ảnh hƣởng độ bền n n, độ chống thấm của kết cấu. ..................... 68
2.4.1. Khảo sát hàm iên độ ................................................................................ 69
2.4.2. Vận tốc ....................................................................................................... 75
2.4.3. Gia tốc ....................................................................................................... 79
2
Sơ đ quy trình tính toán có trợ giúp của máy tinh................................... 82

2.4.5.Mô hình 3D của máy rung theo phương chế tạo cầu máng XMLT. ........ 84
2.4.6. Công suất động cơ gây rung....................................................................... 85
CHƢƠNG 3 CHẾ TẠO MÁY RUNG 2 PHƢƠNG VÀ KẾT QUẢ THÍ
NGHIỆM ............................................................................................................. 88
3.1. Thiết kế chế tạo mới mô hình máy rung hai phƣơng ................................... 89
3.1.1. Phân tích về đ ng dạng của mô hình và máy thực.................................... 89
3.1.2. Chế tạo máy rung phương ...................................................................... 93
T nh toán xác định và lựa ch n các thông số cơ ản của máy rung ......... 97
3.1.4. Thí nghiệm kiểm chứng các thông số cơ ản của máy rung mô hình ..... 117
3.2. Chế tạo các mẫu bê tông tiêu chuẩn bằng các máy rung một phƣơng và hai
phƣơng. .............................................................................................................. 122
3.2.1. Giới thiệu thiết bị thí nghiệm .................................................................. 122
3.1.2. Đúc mẫu trên các máy rung một và hai phƣơng ..................................... 122
3.3. Kết quả nén các mẫu b tông và đo độ thấm .............................................. 123
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 128
KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 129
ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ................................................................. 130
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ............................................................................ 131
ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ........................................................................ 131
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 132

Footer Page 6 of 258.


Header Page 7 of 258.

5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu

A1
A

Diện tích mặt cắt mẫu
Bi n độ dao động

Đơn vị
m2
m

bx, by

Hệ số giảm chấn

N.s/m

Bx, By

Độ cứng uốn

N.m2

Bề rộng đáy máng

m

Tổng độ cứng tính toán của máy rung theo phƣơng Ox và Oy

N/m

Tổng độ cứng thực của máy rung theo phƣơng Ox và Oy

N/m

Độ cứng của 1 lò xo thực theo phƣơng Ox và Oy

N/m

Tổng độ cứng tính toán của các ò xo theo phƣơng Ox và Oy

N/m

Tổng độ cứng của các lò xo thực theo phƣơng Ox và Oy

N/m

Độ cứng tính toán của 1 ò xo đứng tác dụng n phƣơng Ox

N/m

Độ cứng tính toán của 1 lò xo ngang tác dụng n phƣơngOy

N/m

Giải thích

Bđm

C , C
tt

x

tt
y

,

C , C
tt
ox

C , C
t
ox

C

lx ( x )
ytt

C

lx ( y )
xtt

t
oy

dx, dy
Dn(x), Dn(y)

Dtb(x), Dtb(y)
Do
ekn
E
Fa
Fbt
Fxiết(x)
Fxiết(y)
Fx, Fy
Footer Page 7 of 258.

tt
oy

Độ cứng của 1 lò xo thực phƣơng Ox tác dụng n phƣơng
Oy
Độ cứng của 1 lò xo thực phƣơng Oy tác dụng n phƣơng
Ox
Tổng độ cứng tính toán của các ò xo theo phƣơng Ox tác
dụng n phƣơng Oy
Tổng độ cứng tính toán của các ò xo theo phƣơng Oy tác
dụng n phƣơng Ox
Đƣờng kính sợi ò xo ngang và ò xo đứng
Đƣờng kính ngoài ò xo theo phƣơng Ox và Oy
Đƣờng k nh trung bình ò xo theo phƣơng Ox và Oy
Đƣờng kính trong của lòng máng nửa tròn
Hệ số kinh nghiệm
Mô đun đàn hồi
Bi n độ lực kích rung
Trọng ƣợng bản thân của khối ƣợng tham gia dao động

Lực xiết 1 ò xo theo phƣơng Ox
Lực xiết 1 ò xo theo phƣơng Oy
Lực tác dụng lên 1 lò xo Ox và 1 lò xo Oy

N/m
N/m
N/m
N/m
m
m
m
m
N/m2
N
N
N
N
N


Header Page 8 of 258.

6

g
G
hx, hy
htm
h1
h2

H
ΔH
I
k
Lox, Loy
Lx, Ly
L
mo
mor
mbt
mx, my
M
Mu
N

Gia tốc trọng trƣờng
Mô đun đàn hồi trƣợt của vật liệu làm lò xo
Hệ số cản dao động theo phƣơng Ox và Oy
Chiều cao thành máng
Chiều cao từ t m cung tròn đáy máng đến đƣờng mặt nƣớc
Chiều cao từ mặt nƣớc đến đƣờng trục thanh giằng ngang
Chiều sâu cột nƣớc tính toán
Độ cao vƣợt an toàn để tránh nƣớc trào khi có sóng gió
Mômen quán tính
Hệ số kể đến ảnh hƣởng của ƣợng b tông tham dao động
Chiều dài tự nhiên của ò xo phƣơng Ox và Oy
Chiều dài làm việc của ò xo theo phƣơng Ox và Oy
Chiều dài của một nhịp máng
Khối ƣợng của quả văng k ch rung
Mômen tĩnh của quả văng k ch rung

Tổng khối ƣợng bê tông
Số ƣợng ò xo phƣơng Ox và Oy
Tổng khối ƣợng tham gia dao động
Mômen uốn
Lực dọc

nđc

Tốc độ quay của động cơ

nx, ny
Pth
P
pn
Q
q
Rn
R
Ro
R1
Sx, Sy
υ
t
ttm
Vax, Vay

Số vòng làm việc của ò xo phƣơng Ox và Oy
Áp lực thấm
Áp lực thủy động
Áp lực nƣớc

Lực cắt
Trọng ƣợng bản thân của máng
Cƣờng độ chịu nén của bêtông
Bán kính trung bình của cung tròn đáy máng
Bán kính trong của cung tròn đáy máng
Bán kính ngoài của cung tròn đáy máng
Độ cứng trƣợt của ò xo phƣơng Ox và Oy
Hệ số Poisson (Hệ số co dãn ngang)
Thời gian
Bề dày thành máng
Bi n độ vận tốc phƣơng Ox và Oy

Footer Page 8 of 258.

m/s2
N/m2
1/s
m
m
m
m
m
m4
m
m
m
Kg
Kg.m
kg
Chiếc

kg
N.m
N
vòng/phú
t
vòng
at
kN/m2
Mpa
N
kN
MPa
m
m
m
N
s
m
mm/s


Header Page 9 of 258.

Xa , Ya
,
,
∆Xxiết
∆Yxiết
Ẍa , Ϋa
ω

ωlv
ωox, ωoy
θx, θy
η
γ
η

Footer Page 9 of 258.

7

Bi n độ dao động theo phƣơng Ox và Oy
Bi n độ dao động t nh toán phƣơng Ox và Oy
Bi n độ dao động thực phƣơng Ox và Oy
Độ biến dạng của lò xo Ox khi xiết
Độ biến dạng của lò xo Oy khi xiết
Bi n độ gia tốc theo phƣơng Ox và Oy
Tần số dao động
Tần số góc làm việc
Tần số dao động ri ng theo phƣơng Ox và Oy
Góc lệch pha giữa lực kích rung và dịch chuyển theo phƣơng
Ox và Oy
Độ nhớt động lực của chất lỏng
Trọng ƣợng riêng của nƣớc
Lực cắt không cân bằng
Chuyển vị ngang tại tai máng do η sinh ra

mm
mm
mm

m
m
m/s2
rad/s
rad/s
rad/s
rad
Ns/m2
kN/m3
kN
m


Header Page 10 of 258.

8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Thuyền XMLT đầu ti n tr n thế giới của J. L. Lambot Pháp,1848 .. 20
Hình 1.2 Hệ thống k nh XMLT T nh An Giang .............................................. 23
Hình 1.3 Cầu máng xi măng ƣới thép ................................................................ 24
Hình 1.4 Các dạng mặt cắt ngang thân máng ...................................................... 25
Hình 1.5 Đoạn kênh máng ................................................................................... 25
Hình 1.6 Máng có mặt cắt chữ nhật..................................................................... 26
Hình 1.7 Mặt cắt ngang máng ............................................................................. 27
Hình 1.8 Mô phỏng tính toán bằng phần mềm Sap 2000 .................................... 29
Hình 1.9 Biểu đồ ứng suất ................................................................................... 29
Hình 1.10 Quan hệ cƣờng độ bê tông chịu uốn và k o vào cƣờng độ chịu nén 36
Hình 1.11 Quan hệ giữa cƣờng độ b tông đông cứng và gia tốc máy rung với
các tỷ lệ N/X khác nhau của h n hợp .................................................................. 43

Hình 1.12 Quan hệ hệ số thấm và thể tích l r ng macro ................................... 44
Hình 1.13 Mô hình rung theo phƣơng đứng ........................................................ 45
Hình 2.2. Mô hình máy rung theo 2 phƣơng. ...................................................... 51
Hình 2.3 Máng mặt cắt chữ nhật ......................................................................... 55
Hình 2.4. Đồ thị hàm số Xa ω và Ya ω ............................................................. 70
Hình 2.5. Đồ thị hàm số Xa(hx), Ya(hy)................................................................ 71
Hình 2.6. Đồ thị hàm số Xa(k), Ya(k)................................................................... 73
Hình2.7. Đồ thị hàm số Xa(M), Ya(M) ................................................................ 74
Hình 2.8. Đồ thị hàm số Vax ω , Vay ω .............................................................. 76
Hình 2.9. Đồ thị hàm số Vax(hx), Vay(hy) ............................................................. 77
Hình 2.10. Đồ thị hàm số Vax(k), Vay(k) .............................................................. 78
Hình 2.11. Đồ thị hàm số Vax(M), Vay(M) .......................................................... 79
Hình 2.12. Đồ thị hàm số Ẍa ω , Ÿa ω ............................................................... 80
Hình 2.13. Đồ thị hàm số Ẍa(hx , Ÿa(hy).............................................................. 81
Hình 2.14. Đồ thị hàm số Ẍa(k , Ÿa(k)................................................................. 82
Footer Page 10 of 258.


Header Page 11 of 258.

9

Hình 2.15 Sơ đồ quy trình tính toán có trợ giúp của máy tinh ............................ 84
Hình 2.16 Mô hình 3D của máy rung 2 phƣơng đúc cầu máng XMLT .............. 84
Hình 3.1. Mô hình tổng quát của quá trình hoặc hệ thống .................................. 88
Hình 3.2 Ván khuôn đúc k nh máng mô hình đặt úp .......................................... 94
Hình 3.3 Kết cấu máy rung 2 phƣơng ................................................................. 95
Hình 3.4 Cụm lò xo ngang................................................................................... 96
Hình 3.5 Đo biến dạng lò xo................................................................................ 96
Hình 3.6 Cụm ò xo đứng .................................................................................... 96

Hình 3.7 Sự phụ thuộc giữa bi n độ, tần số với cƣờng độ ................................. 97
Hình 3.8 Động cơ g y rung ................................................................................. 98
Hình 3.9 Mô hình 3D ......................................................................................... 100
Hình 3.10 Sơ đồ tính .......................................................................................... 100
Hình 3.11 Biểu đồ nội lực của trụ đứng ............................................................ 101
Hình 3.12 Mặt cắt tại chân trụ .......................................................................... 101
Hình 3.13 Đồ thị hàm số Xa ω và Ya ω ......................................................... 109
Hình 3.14 Đồ thị hàm số Vax ω , Vay ω ........................................................... 111
Hình 3.15 Đồ thị hàm số Ẍa ω , Ÿa ω .............................................................. 112
Hình 3.16 Đồ thị Xa ω , Ya ω với mor = 0,029 kg.m ...................................... 113
Hình 3.17 Đồ thị Xa ω , Ya ω với mor = 0,036 kg.m ....................................... 113
Hình 3.18 Đồ thị Xa ω , Ya ω với mor = 0,046 kg.m ...................................... 114
Hình 3.19 Đồ thị Vax ω , Vay ω với mor = 0,029 kg.m .................................. 115
Hình 3.20 Đồ thị Vax ω , Vay ω với mor = 0,036 kg.m .................................. 115
Hình 3.21 Đồ thị Vax ω , Vay ω với mor = 0,046 kg.m .................................... 115
Hình 3.22 Đồ thị Ẍa ω , Ϋa ω với mor = 0,029 kg.m ....................................... 116
Hình 3.23 Đồ thị Ẍa ω , Ϋa ω với mor = 0,036 kg.m ...................................... 117
Hình 3.24 Đồ thị Ẍa ω , Ϋa ω với mor = 0,046 kg.m ....................................... 117
Hình 3.25 Máy đo bi n độ, vận tốc, gia tốc và máy biến tần ............................ 118
Hình 3.26 Máy rung 2 phƣơng mô hình mới chế tạo ........................................ 118
Hình 3.27 Đồ thị Xa - ω với mor = 0,029 (kg.m); M = 200 (kg)........................ 119
Footer Page 11 of 258.


Header Page 12 of 258.

10

Hình 3.28 Đồ thị Xa - ω với mor = 0,036 (kg.m); M = 200 (kg)........................120
Hình 3.29 Đồ thị Xa – ω với mor = 0,046 (kg.m); M = 200 (kg) ....................... 120

Hình 3.30 Đồ thị Ya – ω với mor = 0,029 (kg.m); M = 200 (kg)....................... 120
Hình 3.31 Đồ thị Ya - ω với mor = 0,036 (kg.m); M = 200 (kg) ....................... 121
Hình 3.32 Đồ thị Ya - ω với mor = 0,046 (kg.m); M = 200 (kg) ....................... 121
Hình 3.33 Máy rung b tông 1 phƣơng .............................................................. 123
Hình 3.34 Quan hệ giữa cƣờng độ và thời gian rung Rn – t .............................. 124
Hình 3.35 Quan hệ giữa cƣờng độ nén - thời gian - mômen tĩnh ..................... 124
Hình 3.36 Quan hệ giữa áp lực thấm - thời gian rung - mômen tĩnh ................ 125
Hình 3.37 Nén mẫu bê tông tại phòng thí nghiệm ĐHTL................................. 126
Hình 3.38 K nh máng đúc bằng máy rung mới chế tạo ................................... 126

Footer Page 12 of 258.


Header Page 13 of 258.

11

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Quy định mác chống thấm của bê tông thủy công ............................... 31
Bảng 2.1. Các thông số của ò xo phƣơng đứng ................................................. 58
Bảng 2.2. Các thông số của lò xo ngang ............................................................. 59
Bảng 2.3 Bảng kết quả tổng hợp tính toán .......................................................... 68
Bảng 2.4. Các hằng số trong hàm Xa ω , Ya ω .................................................. 69
Bảng 2.5. Kết quả số liệu khảo sát hàm số Xa ω , Ya ω .................................... 69
Bảng 2.6. Các hằng số trong hàm Xa(hx), Ya(hy) ................................................. 70
Bảng 2.7. Kết quả khảo sát hàm số Xa(hx), Ya(hy) .............................................. 71
Bảng 2.8. Các hằng số trong hàm Xa(k), Ya(k) .................................................... 72
Bảng 2.9. Kết quả khảo sát hàm số Xa(k), Ya(k) ................................................. 73
Bảng 2.10. Các hằng số trong hàm Xa(M), Ya(M) .............................................. 73
Bảng 2.11. Kết quả khảo sát hàm số Xa(M), Ya(M) ............................................ 74

Bảng 2.12. Kết quả khảo sát hàm số Vax ω , Vay ω ........................................... 75
Bảng 2.13. Kết quả khảo sát hàm số Vax(hx), Vay(hy) .......................................... 76
Bảng 2.14. Kết quả khảo sát hàm số Vax(k), Vay(k) ............................................. 77
Bảng 2.15. Kết quả khảo sát hàm số Vax(M), Vay(M) ......................................... 78
Bảng 2.16. Kết quả khảo sát hàm số Ẍa ω , Ÿa ω .............................................. 80
Bảng 2.17. Kết quả khảo sát hàm số Ẍa(hx , Ÿa(hy) ............................................ 80
Bảng 2.18. Kết quả khảo sát hàm số Ẍa(k , Ÿa(k) ............................................... 81
Bảng 3.1 Kết quả tính toán các thông số cần thiết của máy rung mô hình ....... 104
Bảng 3.2 Các hằng số trong hàm Xa ω , Ya ω ................................................ 107
Bảng 3.3 Kết quả khảo sát hàm số Xa ω , Ya ω .............................................. 109
Bảng 3.4 Kết quả khảo sát hàm số Vax ω , Vay ω ........................................... 110
Bảng 3.5 Kết quả khảo sát hàm số Ẍa ω , Ÿa ω .............................................. 111
Bảng 3.6 Kết quả khảo sát mối quan hệ Bi n độ - Tần số của máy rung với một
số mor khác nhau ................................................................................................ 112

Footer Page 13 of 258.


Header Page 14 of 258.

12

Bảng 3.7 Kết quả khảo sát mối quan hệ Vận tốc - Tần số của máy rung với một
số mor khác nhau ................................................................................................ 112
Bảng 3.8 Kết quả khảo sát mối quan hệ Gia tốc - Tần số của máy rung với một
số mor khác nhau ................................................................................................ 113
Bảng 3.9 Kết quả đo bi n độ - tần số của máy rung với m i giá trị mô men tĩnh
mor khác nhau .................................................................................................... 119
Bảng 3.10 Các kết quả nén mẫu bê tông ........................................................... 123
Bảng 3.11 Kết quả đo áp ực thấm .................................................................... 125

Footer Page 14 of 258.


Header Page 15 of 258.

13

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đ y, k nh và cầu máng xi măng ƣới thép ( XMLT )
chế tạo bằng công nghệ rung ngày càng đƣợc áp dụng rộng rãi trong ngành Thuỷ
lợi - Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, kết cấu này đã có mặt ở rất nhiều t nh
thành trong cả nƣớc nhƣ : Hà T y, Nam Định, Quảng Nam, Phú Yên, TP Hồ Chí
Minh, An Giang…Nhà nƣớc đã và đang đầu tƣ nhiều tỷ đồng cho việc kiên cố
và hiện đại hóa hệ thống tƣới ti u nƣớc trong nông nghiệp nhằm đẩy mạnh hơn
nữa phát triển nông nghiệp - ƣơng thực, một trong những mục tiêu quan trọng
nhất để phát triển Việt Nam trong giai đoạn mới.
Về mặt khoa học công nghệ, các loại kênh, cầu máng XMLT sản xuất bằng
phƣơng pháp rung đã đạt đƣợc sự tiến bộ rất lớn so với phƣơng pháp trát tay thủ
công trƣớc đ y : k nh XMLT có bề mặt của cấu kiện nhẵn phẳng làm giảm thiểu
ma sát của dòng chảy, rất có lợi về mặt thủy lực giúp àm tăng hiệu suất cấp
thoát nƣớc. Các k ch thƣớc của kết cấu đƣợc chế tạo chính xác do sử dụng các
ván khuôn th p đƣợc thiết kế và gia công cơ kh , thi công thuận lợi, lắp ghép
nhanh chóng, ngoài ra chúng có thể đƣợc chế tạo theo dây chuyền công nghệ
àm tăng năng suất ao động, đảm bảo chất ƣợng đồng đều và đem ại hiệu quả
kinh tế cao.
Cƣờng độ và độ chống chống thấm của kết cấu XMLT nói chung và cầu
máng xi măng ƣới th p nói ri ng đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì ảnh
hƣởng trực tiếp đến độ bền và tuổi thọ của công trình. Vật liệu XMLT là một
dạng bê tông hạt mịn cấu thành từ nhiều thành phần nhƣ: ƣới thép, hạt cát có

cấp phối khác nhau, tỷ lệ nƣớc trong h n hợp, chủng loại xi măng đƣợc sử
dung…n n với một cấp phối vật liệu nhất định, tỷ lệ nƣớc-xi măng phù hợp thì
một công nghệ rung đầm chặt thích hợp để tạo ra sự đặc chắc khi b tông đông
cứng đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với độ bền và độ chống thấm của
XMLT.

Footer Page 15 of 258.


Header Page 16 of 258.

14

Đối với loại bê tông hạt mịn nhƣ XMLT, k ch thƣớc hạt cốt liệu rất nhỏ,
đƣờng kính hạt lớn nhất ch khoảng 5 mm n n đã àm tăng đáng kể bề mặt diện
tích riêng của cốt liệu dẫn đến hàm ƣợng nƣớc và xi măng tăng n, àm tăng sự
co ngót và độ r ng của b tông tăng n do đó việc áp dụng một công nghệ rung
phù hợp, sử dụng triệt để hiệu ứng rung àm tăng độ đặc chắc của bê tông khi
rung, làm giảm ƣợng khí và giảm độ r ng trong h n hợp dẫn đến àm tăng
cƣờng độ và độ chống thấm của kết cấu XMLT.
Phƣơng pháp rung đầm chặt có ƣu điểm à có độ tin cậy cao vì dựa vào một
công nghệ có truyền thống, nhƣng khi áp dụng cho XMLT cần nghiên cứu các
phƣơng pháp, các thông số rung cho phù hợp vì vữa xi măng ƣới thép có cấp
phối hạt rất mịn n n quá trình đầm chặt sẽ khác với vữa bê tông thƣờng. Mặt
khác ƣới th p gia cƣờng trong kết cấu XMLT có hình dáng đa dạng và phân bố
đều hơn về mặt thể tích trong kết cấu so với bê tông cốt th p thông thƣờng nên
đã àm tăng độ bám dính của vữa vào ƣới thép và ảnh hƣởng đến di chuyển của
cốt liệu, ảnh hƣởng đến các thông số dao động đầm chặt. Các thông số dao động
cơ bản nhƣ tần số và bi n độ, thời gian dao động có ảnh hƣởng quyết định đến
sự đầm lèn chặt của vữa.

Vì những lý do phân tích ở trên nên trong luận án này, tác giả giới hạn đề
tài nghiên cứu à “Xác định mối quan hệ giữa các thông số động lực học của
hệ rung làm tăng độ bền, độ chống thấm của máng xi măng lƣới thép.”
M c đ ch và nội dung nghiên cứu
Mục đ ch à nghi n cứu các ảnh hƣởng của thông số dao động của hệ rung đối
với độ bền và độ chống thấm của cầu máng XMLT; nghiên cứu các đặc điểm
của hệ dao động theo một phƣơng truyền thống, phân tích các thuận lợi cũng
nhƣ hạn chế của hệ, đề xuất hệ rung hai phƣơng mới để chế tạo cầu máng
XMLT và phân tích các thông số ảnh hƣởng có lợi cho sự rung đầm chặt của bê
tông, góp phần àm tăng độ bền cũng nhƣ độ chống thấm của kết cấu.
Về nội dung nghiên cứu gồm:
1. Tìm hiểu về phạm vi sử dụng, đặc thù kết cấu XMLT và vật liệu chế tạo
chúng. Nghiên cứu các phƣơng pháp sản suất đúc rung - tạo hình và lèn
Footer Page 16 of 258.


Header Page 17 of 258.

15

chặt sản phẩm) bê tông cốt liệu nhỏ, đề xuất sử dụng công nghệ mới: máy
rung hai phƣơng cộng hƣởng lợi dụng hiệu ứng tuyến tính hóa ma sát chế
tạo kết cấu XMLT.
2. Nghiên cứu mô hình máy rung hai phƣơng cộng hƣởng; khảo sát ảnh
hƣởng của các thông số động học, động lực học có ảnh hƣởng tới độ bền
và độ chống thấm của XMLT. Đề xuất quy trình thiết kế máy rung hai
phƣơng thí nghiệm.
3. Xây dựng mô hình thí nghiệm: Thiết kế chế tạo và tiến hành đo so sánh
các thông số chính của máy thí nghiệm và mô hình tính toán lý thuyết; đo
so sánh độ bền n n và độ chống thấm của mẫu khuôn các cấp phối bê tông

cốt liệu nhỏ trên máy rung một và hai phƣơng. Đúc thử mẫu cầu máng
XMLT và đề xuất quy trình ứng dụng kết quả nghiên cứu thực nghiệm
cho việc đúc cầu máng XMLT
4. Kết luận và kiến nghị.

ối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của luận án là các chế độ làm việc của máy rung một
phƣơng và hai phƣơng ảnh hƣởng đến chất ƣợng của sản phẩm là vật liệu xi
măng ƣới thép về một số đặc trƣng quan trọng nhất của vật liệu à độ bền và độ
chống thấm của vật liệu, nó bị ảnh hƣởng bởi sự rung đầm chặt h n hợp.
Để nghiên cứu chế độ làm việc của hệ cần đi s u ph n t ch nguy n ý hoạt động
của hệ rung, các nguyên lý toán học, cơ học của hệ về mặt lý thuyết cũng nhƣ
thực hành, tìm và đánh giá các thông số của máy ảnh hƣởng đến chất ƣợng đầm
chặt bê tông hạt mịn dùng cho kết cấu cầu máng XMLT. Các thông số chủ yếu
gồm bi n độ dao động, vận tốc cũng nhƣ gia tốc đƣợc khảo sát kỹ để tìm đƣợc
các ảnh hƣởng có lợi cho việc rung đầm chặt bê tông, các thông số này đƣợc đo
đạc kiểm chứng thông qua thực nghiệm.
Phương pháp nghiên cứu
Trong luận án này, phƣơng pháp giải tích về dao động theo 2 phƣơng đã
đƣợc sử dụng, trong một cơ hệ dao động theo 2 phƣơng thì các phƣơng ri ng
biệt sẽ ảnh hƣởng đến phƣơng kia và tác động vào bê tông dao động theo hệ, các
Footer Page 17 of 258.


Header Page 18 of 258.

16

tác nhân khác ảnh hƣởng đến bi n độ, vận tốc của hệ, các ảnh hƣởng của lực
cản, liên kết...cũng đƣợc ph n t ch và đánh giá cụ thể. Phƣơng pháp thực nghiệm

trong đo đạc và chế tạo đã đƣợc sử dụng khi chế tạo máy rung 2 phƣơng và các
mẫu bê tông và mô hình sản phẩm thu nhỏ của máy. Phƣơng pháp số đã đƣợc
dùng để tính toán so sánh, phân tích tổng hợp kết quả. Các bài toán nhiều tham
số đƣợc khảo sát bằng các công cụ hiệu quả trong Microsoft Excel, bảng biểu và
đồ thị thể hiện rõ các kết quả tính toán, phân tích.
Ý nghĩa hoa h c và thực tiễn
Nguyên lý của hệ dao động chế tạo các kết cấu b tông đúc sẵn hoặc đổ tại
ch phát triển cho việc chế tạo cầu máng XMLT đã thay thế hẳn phƣơng pháp
thủ công trát tay thông thƣờng từ nhiều năm nay tại Việt Nam. Việc ứng dụng
rộng rãi kết cấu XMLT vỏ mỏng nói chung trong các ĩnh vực xây dựng và trong
kết cấu máng XMLT trong thuỷ lợi những năm gần đ y chứng tỏ những ƣu điểm
đƣợc thực tế thừa nhận.
Việc ra đời phƣơng pháp rung công nghiệp thay cho phƣơng pháp thủ công đã
tạo ra những công trình đóng góp thiết thực vào việc n ng cao năng suất cây
trồng, tiết kiệm đất đai, giảm chi phí duy tu bảo dƣỡng công trình. Hệ thống
cung cấp nƣớc bằng kênh, cầu máng vỏ mỏng XMLT tạo ra cảnh quan môi
trƣờng đẹp và phù hợp với định hƣớng công nghiệp hoá - hiện đại hoá nông
thôn.
Hiện nay và một số năm tới, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đang có
chủ trƣơng x y dựng một số tuyến k nh XMLT tƣơng đối lớn với kinh ph đầu
tƣ nhiều t đồng để cấp nƣớc cho một số khu vực thiếu nƣớc ở miền Trung nhƣ
Phú Y n, Nha Trang… và hiện nay với mục tiêu to lớn phát triển nông thôn
mới, cho thấy nhu cầu phát triển hạ tầng nông nghiêp nông thôn vô cùng to lớn,
hệ thông cấp nƣớc trong nông nghi p, thoát nƣớc cho các vùng ngập lụt càng trở
nên quan trọng và cấp thiết. Việc áp dụng công nghệ chế tạo kết cấu XMLT nói
chung và kênh, cầu máng XMLT nói riêng bằng phƣơng pháp rung công nghiệp

Footer Page 18 of 258.

Header Page 19 of 258.

17

quy mô lớn là rất quan trọng và cấp thiết để thực hiện mục tiêu to lớn nói trên
của Nhà nƣớc và nhân dân.
Cấu trúc của luận án
Luận án gồm phần mở đầu, 3 chƣơng nội dung và chƣơng kết luận, và một
số mục theo quy định, cụ thể nhƣ sau:
Phần mở đầu: Giới thiệu về công trình nghiên cứu, lý do lựa chọn đề tài, t n đề
tài, mục đ ch, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của
đề tài.
Chƣơng 1: Tổng quan về cầu máng xi măng lƣới thép vỏ mỏng và công
nghệ rung chế tạo cầu máng XMLT.
Sơ ƣợc lịch sử phát triển của vật liệu XMLT, ứng dụng của XMLT trong một số
ngành : xây dựng, giao thông, thủy lợi, ứng dụng làm kênh, cầu máng cho cấp
thoát nƣớc nông nghiệp. Phân tích về cƣờng độ của kết cấu theo hệ phẳng và hệ
không gian, ph n t ch và cách xác định độ chống thấm của kết cấu XMLT, các
công nghệ chế tạo kênh, cầu máng XMLT hiện nay.
Quá trình phát triển của dao động và phân tích ảnh hƣởng của nó đối với
công tác đầm lèn chặt h n hợp b tông, ph n t ch phƣơng trình của hệ kích rung
một phƣơng bằng khối lệch tâm, từ đó xem x t các nguy n nh n và biện pháp
của hệ rung nhằm tăng khả năng đầm lèn chặt b tông để àm tăng độ bền và độ
chống thấm của bê tông và cầu máng XMLT. Đề xuất công nghệ rung mới đem
lại hiệu quả rung đầm chặt tốt hơn. Trong chƣơng 1 tác giả đã đƣa vào một số
công trình của tác giả đã công bố :
-

“Nghi n cứu xác định các thông số cơ bản của máy rung theo 2 phƣơng

trong công nghệ chế tạo kết cấu vỏ mỏng xi măng ƣới th p”- Tuyển tập công
trình khoa học hội nghị Cơ học toàn quốc 8-9/12/2012, NXB Bách khoa Hà nội
2013., Tập 4 - Cơ học máy.
 “Nghi n cứu chế tạo kết cấu vỏ mỏng bằng vữa đầm chặt có cốt ƣới, sợi
th p để sử dụng làm hệ thống máng dẫn các chất phế thải, bể chứa chất thải, bể

Footer Page 19 of 258.


Header Page 20 of 258.

18

chứa biogas xử lý ô nhiễm môi trƣờng”, Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ
cấp cơ sở, Báo cáo tổng hợp, Trƣờng Đại học Thủy lợi.
 “ Nghi n cứu ảnh hƣởng của các thông số dao động đến cƣờng độ và độ
thấm của kết cấu xi măng ƣới th p”,Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật Thủy lợi Môi trƣờng số 7 - 11 - 2004.
 “App ying of ferrocement structures to construct of water system in
tranditiona industry vi age”, symposium proceedings of Saitama University of
Japan. 2009.
Chƣơng 2: Nghiên cứu thiết kế máy rung cộng hƣởng theo 2 phƣơng chế
tạo cầu máng XMLT
Đã nghi n cứu, xem xét bản chất quá trình rung 2 phƣơng, tuyến tính hóa ma sát
của h n hợp bê tông chuyển động, nghiên cứu cho phƣơng ngang cộng hƣởng
để giảm ma sát phƣơng đứng. Xây dựng mô hình cơ học và thiết lập phƣơng
trình của bàn rung theo 2 phƣơng, khảo sát các thông số của hệ theo phƣơng
đứng và phƣơng ngang, ph n t ch ảnh hƣởng của bi n độ, tần số, thời gian rung
đến độ bền n n và độ chống thấm của cầu máng XMLT, thiết kế mô hình 3D
của máy rung theo 2 phƣơng và n u các ch dẫn thiết kế cần thiết. Nội dung
chƣơng 2 tác giả đã công bố trong công trình sau:



“ Nghi n cứu thiết kế bàn rung 2 phƣơng cộng hƣởng để chế tạo kênh

máng xi măng ƣới th p”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn Lâm
KH&CN Việt Nam ( Số 4/ 2014).
Chƣơng 3: Chế tạo máy rung 2 phƣơng và kết quả thực nghiệm
Trong chƣơng 3 tác giả đã thiết kế chế tạo mới mô hình bàn rung 2 phƣơng,
chứng minh sự tƣơng tự giữa máy mô hình và máy thực. Tiến hành đo đạc kiểm
chứng thực tế các thông số cơ bản của máy rung 2 phƣơng mới, dùng máy rung
2 phƣơng mới để chế tạo các mẫu b tông, đúc mô hình máng XMLT và so sánh
với máy rung 1 phƣơng về cƣờng độ n n và độ chống thấm của b tông đông
cứng, nhằm chứng minh t nh ƣu việt của máy mới so với máy rung 1 phƣơng
truyền thống. Nội dung cơ bản của chƣơng 3 tác giả đã công bố trong công trình:

Footer Page 20 of 258.


Header Page 21 of 258.



19

“Kết quả thực nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng của bàn rung cộng hƣởng 2

phƣơng khi đúc h n hợp bê tông cốt liệu nhỏ”, Tạp ch Cơ kh Việt Nam số 92013
Kết luận chung
Chế tạo cầu máng bằng phƣơng pháp rung hai phƣơng có nhiều ƣu điểm so với
một số phƣơng pháp khác, các thông số ảnh hƣởng đến cƣờng độ và độ chống

thấm của cầu máng XMLT đã đƣợc ph n t ch đánh giá: Bi n độ rung, tần số
rung, vận tốc và khối ƣợng rung...ảnh hƣởng chủ yếu đến cƣờng độ và độ
chống thấm của cầu máng XMLT. Máy rung 2 phƣơng mới chế tạo có các thông
số rung phù hợp với lý thuyết, đem ại hiệu quả đầm chặt tốt hơn máy rung theo
1 phƣơng cả về cƣờng độ và độ chống thấm thông qua các kết quả thí nghiệm
các mẫu thử do cả 2 máy chế tạo trong cùng điều kiện.
Luận án đƣợc thực hiện tại Viện Cơ học- Viện Hàn Lâm Khoa Học Việt
Nam.

Footer Page 21 of 258.


Header Page 22 of 258.

20

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN CẦU MÁNG XI MĂNG LƢỚI THÉP VỎ MỎNG
VÀ CÔNG NGHỆ RUNG CHẾ TẠO CẦU MÁNG XMLT

1.1. Kết cấu XMLT vỏ mỏng
Sơ lƣợc lịch sử phát triển của kết cấu XMLT
Xi măng ƣới thép (XMLT) là loại vật liệu gồm vữa xi măng cát và các
ƣới th p, nó cũng thƣờng đƣợc miêu tả nhƣ một vật liệu hoàn toàn mới với
những đặc tính khác với bê tông cốt thép. Tính chất của XMLT phụ thuộc vào
vữa và sự phân bố của các thành phần trong h n hợp và k ch thƣớc của chúng.
Một nhà nghiên cứu vật iệu à G.W. Bigg đã nghi n cứu và định nghĩa ti u
chuẩn cho vật liệu XMLT : “ Xi măng ƣới thép là vật liệu h n hợp bao gồm vữa
xi măng và những lớp liên tục ƣới th p gia cƣờng, t lệ thể t ch gia cƣờng, mặt
phủ vữa trên mặt gia cƣờng và chất ƣợng cao của vữa. ”.

Năm 1848 Joseph Louis
Lambot, ngƣời Pháp, lần đầu tiên
sử dụng vật iệu XMLT để làm vỏ
thuyền à dùng các tấm mỏng
XMLT thay thế cho g . Con
thuyền bằng vật liệu này hiện còn
ƣu giữ tại bảo tàng Brignoles ở

Hình 1.1 Thuyền XMLT đầu ti n tr n thế

Pháp. Nó có chiều dài 3,66m, rộng

giới của J. L. Lambot Pháp,1848

1,22m và dày từ 25~38mm.
Nhiều nhà chế tạo tàu thuyền nửa cuối thế k 19 đã àm theo kỹ thuật này
của Lambot nhƣ Gabe ini và Boon Ý đã chế tạo loại thuyền buồm nổi tiếng
t n à Zeemeeuw vào năm 1887. Trong giai đoạn phát triển của vật liệu này,
ngƣời Hà Lan đã chế tạo những thuyền lớn trọng tải 50~60 tấn bằng vật liệu
XMLT để chuyên chở tro và vật liệu phế thải trên sông ngòi.

Footer Page 22 of 258.


Header Page 23 of 258.

21

Vào đầu những năm 1940, một kiến trúc sƣ – kỹ sƣ ngƣời Ý là Pier Luigi
Nervi, tr n ý tƣởng của Lambot thấy rằng gia cƣờng những lớp ƣới thép cho

vữa sẽ tạo ra một loại vật liệu có các t nh năng cơ học nhƣ một loại vật liệu đồng
chất có t nh năng cơ học cao chống lại đƣợc sự va đập. Ông đã thiết lập đƣợc
các đặc trƣng cơ học ban đầu cho vật liệu XMLT qua một loạt các thử nghiệm
và đã thiết kế, xây dựng một vài dạng mái che cho đến nay vẫn mang tính thẩm
mĩ cao. Vật liệu XMLT đã đƣợc hải quân Hoàng gia Ý chấp thuận dùng để chế
tạo 1 số tàu thuỷ trong chiến tranh thế giới lần thứ 2.
Trƣớc chiến tranh thế giới thứ 2, Trung Quốc cũng đã chế tạo thuyền XMLT. Ở
Thƣợng Hải, ngƣời ta đã chế tạo nhiều thuyền XMLT có k ch thƣớc khoảng
12~15m, trọng tải từ 6~10 tấn để vận chuyển hàng hoá và đẩy bằng sức ngƣời.
1.2. Ứng ụng ết cấu xi măng lƣới thép
- Trong giao thông : Kết cấu XMLT đƣợc sử dụng làm tàu thuyền khá rộng rãi.
Năm 1915 một thuyền XMLT dài 16m tên là Awahriee do một ngƣời Mỹ làm
chủ, đƣợc chế tạo tại NewZea and đã đi vòng quanh thế giới mà không gặp phải
sự cố nào dù va chạm rất nhiều với các vật khác nhƣ băng trôi, gặp gió mạnh,
sóng lớn. Tƣơng tự nhƣ vậy, một số thuyền khác đã đƣợc chế tạo. Năm 1921,
một tàu đánh cá k o ƣới và đã đƣợc công ty Xây dựng XMLT biển ở Hồng
Kông chế tạo dài 26m, ƣợng choán nƣớc 250 tấn, là một trong những chiếc
thuyền đánh cá XMLT lớn nhất lúc bấy giờ.
Ngày nay thuyền XMLT dùng để đi du ịch đƣợc chế tạo nhiều ở Mỹ,
Oxtraylia, New Zealand và bán với giá khá cao từ 215.000 – 250.000 USD).
Một dạng khác của kết cấu XMLT dùng trong giao thông là làm cầu và cầu
vƣợt cho ngƣời đi bộ, do có trọng ƣợng nhẹ và hình thức kết cấu đẹp.
- Trong xây dựng: Ông Nervi cũng à ngƣời tiên phong trong việc dùng kết cấu
XMLT trong kiến trúc, xây dựng. Một nhà kho bằng XMLT cũng đƣợc ông xây
dựng năm 1947, một bể bơi kết cấu XMLT đã đƣợc xây dựng tại học viện Hải
Quân Ý. Nhà triển lãm Turin có nhịp 91m, các công trình này dùng kết hợp hệ

Footer Page 23 of 258.

Header Page 24 of 258.

22

khung sƣờn bằng bê tông cốt thép, lớp vỏ bao che bằng XMLT. Vào những năm
1960 các nƣớc Anh, New-Di an, Oxtray ia đã sử dụng rộng rãi kết cấu XMLT.
Năm 1958 tại Li n Xô cũ đã x y dựng hệ mái vòm cho trung tâm mua bán
tại phố Reshetnikov Leningrat bằng loại kết cấu XMLT. Sau đó nhiều công trình
nhƣ nhà triển lãm, trung tâm mua bán, nhà hàng, kho chứa …. Khoảng 10 triệu
mét vuông mái các loại đã đƣợc xây dựng trên khắp Li n Xô cũ , có nhiều mái
có nhịp ƣu thông đến 24~30m, chiều dày ch khoảng 2cm. Cũng tại Leningrat,
mái vòm bằng XMLT của ga tàu điện ngầm k ch thƣớc 43,5x160m đã đƣợc xây
dựng vào năm 1978. Vào thời gian này ở Mỹ một kết cấu bằng XMLT kích
thƣớc lớn 75m x 23m, là kết cấu vỏ XMLT lớn nhất úc đó, đã đƣợc công ty sợi
th p vùng T y Saeranmento x y dựng.
Tại nhiều nơi tr n thế giới, các khu ngh ngơi giải tr resort cũng đƣợc xây
bằng kết cấu XMLT (Hawaii-USA, New Zea and, Canada…
- Trong thủy lợi vật liệu xi măng ƣới th p đƣợc áp dụng rộng rãi nhƣ ống dẫn
nƣớc bằng xi măng ƣới thép có khả năng chịu lực lớn thay thế ống thép dùng
trong các công trình trạm bơm, ống có đƣờng kính 25~30cm,chiều dày 2,5~3cm
có thể lắp đặt cho các đoạn ống hút và ống xả của trạm bơm thay thế các ống
thép.
Các loại cửa van trong các công trình tƣới hoặc ti u nƣớc đƣợc chế tạo
bằng xi măng ƣới thép cho phép tiết kiệm đƣợc khối ƣợng thép rất lớn, giảm
đƣợc chi phí bảo dƣỡng chống r cho các phần ngập sâu trong nƣớc, nhất là môi
trƣờng ven biển thƣờng bị nƣớc mặn ăn mòn…
Trong hệ thống tƣới ti u nƣớc cho nông nghiệp, kênh, cầu máng bằng xi
măng ƣới th p đăt tr n mặt đất có kết cấu nhẹ, khả năng chống thấm cao, giảm
ƣợng nƣớc bị mất mát từ 50~70% so với k nh đất, nhất là ở vùng có độ thấm
lớn, nó cho ph p tăng đƣợc vận tốc dòng chảy trong k nh để vận chuyển đƣợc

ƣu ƣợng lớn hơn do đó hệ thống này ngày càng phát triển.

Footer Page 24 of 258.


Header Page 25 of 258.

23

Hình 1.2 Hệ thống k nh XMLT T nh An Giang
Cầu máng xi măng ƣới th p thƣờng đƣợc nối tiếp với hệ thống k nh để
chuyển nƣớc qua khu vực thấp, trũng, vƣợt những khoảng cách lớn qua kênh,
rạch đƣợc sử dụng ngày càng rộng rãi thay thế cho cầu máng bê tông cốt thép
cho thấy rõ những khả năng ƣu việt của chúng nhƣ kết cấu nhẹ và độ bền cao,
hình dáng đẹp, tiết kiệm vật liệu hơn so với các loại cầu máng khác nhƣ th p
hoặc bê tông cốt th p, đồng thời lại có thể chế tạo hàng loạt bằng công nghệ
rung đúc cơ giới hóa, cho n n cùng với hệ thống k nh xi măng ƣới thép chúng
đã và đang tạo ra một bƣớc mới trong việc công nghiệp hóa và hi n đại hóa hệ
thống cung cấp nƣớc tƣới trong ngành nông nghiệp, là cở sở hạ tầng cần thiết để
tiến hành tự động hóa tƣới tiêu nông nghiệp.
1.3. Cầu máng XMLT
1.3.1 Khái quát chung
Cầu máng là một công trình dẫn nƣớc đƣợc dùng khi các tuyến kênh gặp
các trở ngại cần phải vƣợt qua nhƣ: sông, suối, thung ũng, k nh rạch, vùng đất
trũng hoặc thay thế một đoạn k nh qua vùng đất thấm nƣớc nhiều…Cầu máng
thƣờng làm bằng bêtông cốt thép (BTCT) hoặc xi măng ƣới thép (XMLT).
Cầu máng gồm các bộ phận sau đ y: đoạn cửa vào, đoạn cửa ra, thân
máng, kết cấu trụ đỡ hình 1.3. Việc bố trí và thiết kế đoạn cửa vào, cửa ra, tính
toán thuỷ lực trong máng, tính toán dòng chảy tại cửa vào cửa ra, các biện pháp
Footer Page 25 of 258.