(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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

PHẠM CAO TUYẾN

NGHIÊN CỨU KẾT CẤU VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC NHỊP LỚN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

PHẠM CAO TUYẾN

NGHIÊN CỨU KẾT CẤU VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC NHỊP LỚN

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy
Mã số: 62.58.02.02

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS.TS. VŨ HOÀNG HƯNG
2. PGS.TS. TRẦN MẠNH TUÂN

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án

Phạm Cao Tuyến

i


LỜI CÁM ƠN
Sau thời gian thực hiện, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của
các Thầy và các bạn bè đồng nghiệp, Luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu kết cấu và công
nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn” đã hoàn thành.
Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, Phòng đào tạo Đại học và Sau đại
học, Bộ mơn Kết cấu cơng trình, Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thuỷ Lợi đã giúp
đỡ tạo điều kiện tốt nhất cho NCS trong thời gian thực hiện Luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của PGS.TS.Vũ Hồng
Hưng, PGS.TS.Trần Mạnh Tuân và đặc biệt tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cố PGS.TS.
Vũ Thành Hải đã tận tình hướng dẫn tác giả từ những ngày đầu và có những ý kiến
quý báu trong quá trình thực hiện Luận án. Các Thầy đã tạo điều kiện tốt nhất cho
NCS trong q trình học tập và hồn thành Luận án.
Tác giả chân thành cám ơn các đồng nghiệp và bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều
kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập và thực hiện Luận án.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, chắc chắn Luận án khơng tránh khỏi những
thiếu sót. Tác giả kính mong các Thầy Cơ chỉ bảo, các đồng nghiệp đóng góp ý kiến để

tác giả có thể hồn thiện, tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài.


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.......................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU..................................................................................xi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ..............xiv
MỞ ĐẦU...............................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................. 4
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................... 4
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu............................................................. 5
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn................................................................................ 5
6. Cấu trúc của Luận án............................................................................................. 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG
SUẤT TRƯỚC NHỊP LỚN.................................................................................. 7
1.1. Tổng quan về cầu máng xi măng lưới thép......................................................... 7
1.1.1. Khái quát chung........................................................................................... 7
1.1.2. Các hình dạng kết cấu cầu máng xi măng lưới thép..................................... 8
1.1.2.1. Các hình dạng kết cấu thân máng.......................................................... 8
1.1.2.2. Thân máng có mặt cắt ngang hình chữ U.............................................. 9
1.1.2.3. Hình dạng kết cấu gối đỡ.................................................................... 10
1.1.2.4. Hình thức kết cấu khe co giãn............................................................ 11
1.1.3. Phương pháp tính tốn cầu máng xi măng lưới thép..................................12
1.1.3.1. Tải trọng và tổ hợp tải trọng................................................................ 12
1.1.3.2. Phân tích nội lực kết cấu thân máng xi măng lưới thép.......................13
1.1.3.3. Tính tốn bố trí thép trong thân máng................................................. 14
1.2. Tổng quan về cầu máng xi măng lưới thép nhịp lớn......................................... 14
1.2.1. Khái quát về cầu máng xi măng lưới thép nhịp lớn.................................... 14

1.2.2. Tính tốn cầu máng xi măng lưới thép nhịp lớn......................................... 15
1.3. Tổng quan về cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn.................16
1.3.1. Khái quát về cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn............16
1.3.2. Phương pháp tạo ứng suất trước................................................................. 17


1.3.2.1. Phương pháp căng trước...................................................................... 17
1.3.2.2. Phương pháp căng sau......................................................................... 17
1.3.3. Tính tốn cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước............................... 18
1.3.3.1. Ứng suất kéo trước giới hạn................................................................ 18
1.3.3.2. Tổn hao ứng suất trước....................................................................... 19
1.3.4. Phân tích ứng suất trong cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước........22
1.3.4.1. Đặc điểm cấu tạo................................................................................. 22
1.3.4.2. Trạng thái ứng suất theo phương dọc máng........................................22
1.4. Tổng quan về công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép..........................25
1.4.1. Công nghệ trát tay...................................................................................... 25
1.4.2. Công nghệ phun vữa.................................................................................. 26
1.4.3. Công nghệ rung trên bàn rung.................................................................... 27
1.4.4. Nhận xét về các công nghệ chế tạo............................................................ 27
1.5. Tổng quan về tình hình nghiên cứu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước
ở trong và ngồi nước.............................................................................................. 28
1.5.1. Tình hình chung......................................................................................... 28
1.5.2. Những nghiên cứu về cầu máng xi măng lưới thép.................................... 29
1.5.3. Những nghiên cứu về cầu máng bê tông cốt thép ứng suất trước...............30
1.6. Những vấn đề cần nghiên cứu đặt ra đối với Luận án....................................... 33
1.7. Kết luận Chương 1............................................................................................ 34

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG
CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC NHỊP LỚN.......35
2.1. Đặt vấn đề......................................................................................................... 35

2.2. Lập trình tính tốn ứng suất và biến dạng cầu máng xi măng lưới thép ứng suất
trước nhịp lớn bằng ngơn ngữ lập trình tham số APDL trong ANSYS....................36
2.2.1. Mô tả kết cấu cầu máng chữ U................................................................... 36
2.2.2. Mơ hình hóa kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước..............37
2.2.3. Lập trình tính kết cấu cầu máng bằng ngơn ngữ APDL.............................38
2.2.4. Tính tốn chuyển vị, ứng suất của cầu máng xi măng lưới thép ứng suất
trước..................................................................................................................... 39
2.2.4.1. Số liệu tính tốn CM-XMLT-ƯST....................................................... 39
2.2.4.2. Kết quả tính tốn chuyển vị và ứng suất của CM-XMLT-ƯST...........40


2.2.4.3. Nhận xét kết quả tính tốn................................................................... 44
2.2.5. Tính tốn chuyển vị, ứng suất của cầu máng xi măng lưới thép thường....44
2.2.5.1. Số liệu tính tốn CM-XMLT thường................................................... 44
2.2.5.2. Kết quả tính tốn chuyển vị và ứng suất của CM-XMLT thường........45
2.2.5.3. Nhận xét kết quả tính tốn................................................................... 47
2.2.6. Kiểm tra độ tin cậy của chương trình......................................................... 47
2.2.6.1. Kết quả tính toán chuyển vị, ứng suất cầu máng XMLT ứng suất trước
...........................................................................................................................48
2.2.6.2. Kết quả tính tốn chuyển vị và ứng suất cầu máng XMLT thường.....49
2.3. Lập bảng tra chuyển vị và ứng suất cầu máng mặt cắt chữ U...........................50
2.3.1. Số liệu tính tốn cầu máng xi măng lưới thép nhịp lớn.............................. 50
2.3.2. Bảng tra chuyển vị, ứng suất của cầu máng xi măng lưới thép ứng suất
trước..................................................................................................................... 51
2.4. Bảng tra chuyển vị và ứng suất của cầu máng xi măng lưới thép thường.........58
2.5. Lựa chọn sơ bộ kích thước cầu máng xi măng lưới thép nhịp lớn.................... 60
2.5.1. Nguyên tắc chung...................................................................................... 60
2.5.2. Lựa chọn kích thước các bộ phận của cầu máng........................................ 62
2.5.2.1. Kích thước tai máng............................................................................ 62
2.5.2.2. Kích thước thanh giằng....................................................................... 62

2.5.2.3. Khoảng cách giữa các thanh giằng...................................................... 62
2.6. Tính toán cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước...................................... 63
2.6.1. Chọn hình thức kết cấu cầu máng.............................................................. 63
2.6.2. Chọn thép ứng suất trước........................................................................... 65
2.6.3. Tính tổn hao ứng suất trước....................................................................... 65
2.6.4. Kết quả tính tốn ứng suất trong thời gian khai thác.................................. 67
2.6.5. Bố trí cốt thép............................................................................................. 68
2.7. Kết luận Chương 2............................................................................................ 69

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CẦU MÁNG XI MĂNG
LƯỚI THÉP NHỊP LỚN BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG ÁP VÁN KHUÔN.....71
3.1.

Đặt vấn đề................................................................................................... 71

3.2.

Xác định vùng ảnh hưởng của một máy rung............................................. 73


3.2.1. Lựa chọn loại máy rung............................................................................. 73
3.2.2. Phạm vi ảnh hưởng của một máy rung....................................................... 74
3.3. Lựa chọn sơ đồ bố trí máy rung trong cầu máng xi măng lưới thép nhịp lớn. . .76
3.3.1. Bố trí máy rung.......................................................................................... 76
3.3.2. Phân tích chọn phương án bố trí máy......................................................... 77
3.3.2.1. Phương án bố trí 7 máy trên ván khn (sơ đồ 1)...............................77
3.3.2.2. Phương án bố trí 9 máy trên ván khn (sơ đồ 2)...............................77
3.3.2.3. Phương án bố trí 11 máy trên ván khn (sơ đồ 3).............................78
3.3.2.4. Phương án bố trí 13 máy trên ván khuôn (sơ đồ 4).............................79
3.3.2.5. Kết luận chọn phương án bố trí máy................................................... 80

3.3.3. Tính tốn kiểm tra phương án chọn........................................................... 80
3.3.3.1. Xây dựng mơ hình kết cấu ván khn................................................. 80
3.3.3.2. Kết quả tính tốn................................................................................. 81
3.3.3.3. Nhận xét kết quả tính tốn................................................................... 86
3.3.3.4. Thời gian rung thực tế tại xưởng......................................................... 86
3.3.4. Kiểm tra lại khoảng cách bố trí đầm rung.................................................. 86
3.3.5. Nhận xét và kiến nghị................................................................................ 86
3.3.5.1. Về kết quả nghiên cứu......................................................................... 86
3.3.5.2. Ưu điểm của công nghệ chế tạo CM-XMLT bằng phương pháp rung áp
...........................................................................................................................87
3.4. Kết luận Chương 3............................................................................................ 88

CHƯƠNG 4
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TẠI HIỆN TRƯỜNG ỨNG
SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG SUẤT
TRƯỚC NHỊP LỚN................................................................................................89
4.1.

Mục tiêu và nội dung nghiên cứu thực nghiệm........................................... 89

4.1.1.

Mục tiêu nghiên cứu............................................................................ 89

4.1.2.

Nội dung thực nghiệm......................................................................... 89

4.2. Xây dựng mơ hình thực nghiệm........................................................................ 90
4.3. Thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý của vật liệu xi măng lưới thép.................................. 90

4.3.1. Số lượng mẫu vật liệu xi măng lưới thép................................................... 90
4.3.1.1. Mẫu thí nghiệm các loại vật liệu lưới thép.......................................... 91


4.3.1.2. Mẫu thí nghiệm thành phần cấp phối vữa xi măng lưới thép..............91
4.3.2. Mẫu thí nghiệm kéo vật liệu xi măng lưới thép.......................................... 91
4.3.2.1. Quy cách mẫu thí nghiệm kéo............................................................. 91
4.3.2.2. Số lượng mẫu thí nghiệm kéo............................................................. 92
4.3.3. Kết quả đo các mẫu thí nghiệm vật liệu xi măng lưới thép.......................92
4.3.3.1. Dụng cụ thí nghiệm kéo..................................................................... 92
4.3.3.2. Kết quả thí nghiệm kéo mẫu vật liệu xi măng lưới thép......................92
4.4. Thiết kế và chế tạo mẫu thí nghiệm.................................................................. 93
4.4.1. Vật liệu....................................................................................................... 93
4.4.2. Mẫu thí nghiệm.......................................................................................... 93
4.4.3. Chế tạo mẫu thí nghiệm............................................................................. 93
4.5. Thực nghiệm tại hiện trường ứng suất và biến dạng cầu máng xi măng lưới thép
ứng suất trước nhịp lớn............................................................................................ 95
4.5.1. Các đại lượng cần đo.................................................................................. 95
4.5.2. Thiết bị thí nghiệm..................................................................................... 95
4.5.3. Bố trí thiết bị đo......................................................................................... 96
4.5.4. Tiến hành thực nghiệm............................................................................... 98
4.6. Kết quả thực nghiệm cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn....100
4.6.1. Ứng suất, biến dạng của máng số 1.......................................................... 100
4.6.1.1. Kết quả đo ứng suất đáy máng.......................................................... 100
4.6.1.2. Kết quả đo ứng suất tai máng...........................................................101
4.6.1.2. Kết quả đo độ võng đáy máng..........................................................103
4.6.1.4. Nhận xét kết quả thực nghiệm cầu máng số 1................................... 104
4.6.2. Ứng suất, biến dạng của máng số 2.......................................................... 105
4.6.3. So sánh kết quả thực nghiệm cầu máng số 1 và máng số 2 (L = 12m)....107
4.6.4. Ứng suất, biến dạng của máng số 3.......................................................... 109

4.6.4.1. Kết quả đo ứng suất đáy máng tại mặt cắt giữa nhịp.........................109
4.6.4.2. Kết quả đo ứng suất tai máng tại mặt cắt giữa nhịp..........................110
4.6.4.3. Kết quả đo độ võng tại mặt cắt giữa máng........................................111
4.6.4.4. Nhận xét kết quả thực nghiệm cầu máng số 3...................................112
4.6.5. Đánh giá chung kết quả thực nghiệm các cầu máng số 1, 2, 3.................113


4.7. Xác định tổn hao ứng suất trước từ thực nghiệm............................................ 113
4.8. Kết luận Chương 4.......................................................................................... 115

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...........................................................................116
1. Những kết quả đạt được của Luận án................................................................. 116
2. Những đóng góp mới của Luận án..................................................................... 118
3. Những tồn tại và hướng nghiên cứu tiếp............................................................ 118
4. Kiến nghị........................................................................................................... 118

DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ..................................................120
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................121
PHỤ LỤC TÍNH TỐN................................................................................... 124
PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH TÍNH CM-XMLT-ƯST..................................... 125
PHỤ LỤC 2: BẢNG TRA CM-XMLT-ƯST......................................................... 134
PHỤ LỤC 3: BẢNG TRA CM-XMLT THƯỜNG................................................ 152
PHỤ LỤC 4: PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ MÁY RUNG TRÊN VÁN KHUÔN..........171


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Sơ đồ kết cấu cầu máng................................................................................ 7
Hình 1. 2. Hình dạng mặt cắt thân máng........................................................................ 8
Hình 1. 3. Cấu tạo thân máng........................................................................................ 9
Hình 1. 4. Hình dạng kết cấu thân máng XMLT chữ U............................................... 10

Hình 1. 5. Cấu tạo mố biên.......................................................................................... 10
Hình 1. 6. Các loại mố trụ giữa cầu máng.................................................................... 11
Hình 1. 7. Các loại khe co giãn thường dùng............................................................... 11
Hình 1. 8. Sơ đồ áp lực nước....................................................................................... 12
Hình 1. 9. Tác dụng của lực căng trước....................................................................... 16
Hình 1. 10. Phương pháp căng trước........................................................................... 17
Hình 1. 11. Phương pháp căng sau............................................................................... 18
Hình 2. 1. Kết cấu thân máng...................................................................................... 37
Hình 2. 2. Mơ hình cầu máng chữ U nhịp đơn L =12 m.............................................. 41
Hình 2. 3. Mặt cắt ngang CM-XMLT-ƯST.................................................................. 41
Hình 2. 4. Phân bố chuyển vị tổng chuyển vị tổng USUM.......................................... 42
Hình 2. 5. Phân bố chuyển vị đứng UY tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT-ƯST....42
Hình 2. 6. Phân bố ứng suất dọc SZ tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT-ƯST.........43
Hình 2. 7. Mơ hình tổng thể CM-XMLT thường......................................................... 45
Hình 2. 8. Mặt cắt ngang CM-XMLT thường.............................................................. 45
Hình 2. 9. Phân bố chuyển vị đứng UY tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT thường46
Hình 2. 10. Phân bố ứng suất SZ tại mặt cắt giữa nhịp CM-XMLT thường.................46
Hình 2. 11. Phân bố ứng suất SX tại mặt cắt giữa nhịp CM-XMLT thường................46
Hình 2. 12. Mặt cắt ngang CM-XMLT-ƯST và CM-XMLT thường............................48
Hình 2. 13. Đường biểu diễn chuyển vị đứng UY(L) ở đáy máng tại mặt cắt giữa nhịp
do các thành phần tải trọng gây ra............................................................................... 53
Hình 2. 14. Đường biểu diễn ứng suất dọc SZ(L) ở đáy máng tại mặt cắt giữa nhịp do
các thành phần tải trọng gây ra.................................................................................... 54
Hình 2. 15. Đường biểu diễn ứng suất dọc SZ(L) ở đỉnh máng tại mặt cắt giữa nhịp do
các thành phần tải trọng gây ra.................................................................................... 55


Hình 2. 16. Đường biểu diễn ứng suất ngang SX(L) ở đáy máng tại mặt cắt giữa nhịp
do các thành phần tải trọng gây ra............................................................................... 56
Hình 2. 17– Bố trí cốt thép thường và thép ƯST......................................................... 69

Hình 3. 1. Máng XMLT thường nhịp L = 12m, D = 1,2m,  = 4cm, H = 1,4m, sản xuất
bằng phương pháp rung áp ở xưởng thực nghiệm tại Kon Tum................................... 72
Hình 3. 2. Mơ hình động lực học của hệ kết cấu ván khn........................................ 75
Hình 3. 3. Mơ hình tính tốn xác định phạm vi ảnh hưởng của lực kích động.............75
Hình 3. 4. Chuyển vị của tấm tại vị trí đặt lực theo thời gian rung..............................76
Hình 3. 5. Giới hạn phạm vi ảnh hưởng của lực kích động.......................................... 76
Hình 3. 6. Rung áp dùng cho ván khn trong............................................................. 79
Hình 3.7. Cửa sổ nhập kích thước cơ bản của ván khn............................................ 81
Hình 3.8. Cửa sổ nhập thông số cơ bản của máy rung................................................. 81
Hình 3. 9. Mơ hình phần tử hữu hạn kết cấu ván khn chế tạo máng L = 12 m.........81
Hình 3. 10. Cửa sổ nhập thời gian tính tốn GĐ1........................................................ 82
Hình 3. 11. Biên độ dao động của ván khn theo phương đứng tại thời điểm 1s.......82
Hình 3. 12. Biên độ dao động của ván khuôn theo phương đứng tại thời điểm 2s.......82
Hình 3. 13. Biên độ dao động của ván khn theo phương đứng tại thời điểm 3s.......82
Hình 3. 14. Biên độ dao động của ván khuôn theo phương đứng tại thời điểm 20s.....82
Hình 3. 15. Biên độ dao động của ván khn theo phương đứng tại vị trí đặt máy rung
.......................................................................................................................................83
Hình 3. 16. Cửa sổ nhập thời gian tính tốn GĐ2........................................................ 83
Hình 3. 17. Biên độ dao động của ván khn theo phương đứng thời điểm 601s........83
Hình 3. 18. Biên độ dao động của ván khuôn theo phương đứng thời điểm 602s........83
Hình 3. 19. Biên độ dao động của ván khn theo phương đứng thời điểm 603s........84
Hình 3. 20. Biên độ dao động của ván khuôn theo phương đứng thời điểm 620s........84
Hình 3. 21. Biên độ dao động của ván khn theo phương đứng tại vị trí đặt máy rung
.......................................................................................................................................84
Hình 3. 22. Cửa sổ nhập thời gian tính tốn GĐ3........................................................ 84
Hình 3. 23. Biên độ dao động của ván khn theo phương ngang thời điểm 1501s....85
Hình 3. 24. Biên độ dao động của ván khuôn theo phương ngang thời điểm 1502s....85
Hình 3. 25. Biên độ dao động của ván khuôn theo phương ngang thời điểm 1503s....85

Hình 3. 26. Biên độ dao động của ván khn theo phương ngang thời điểm 1520s....85
Hình 3. 27. Biên độ dao động của ván khuôn theo phương ngang tại vị trí đặt máy rung
.......................................................................................................................................85
Hình 4.1. Mẫu thí nghiệm kéo XMLT M250, M300, M350........................................ 92
Hình 4.2. Chế tạo mẫu CM-XMLT-ƯST nhịp L =12 m............................................... 94
Hình 4.3. Chế tạo mẫu CM-XMLT-ƯST tại chỗ máng nhịp L = 18 m........................94
Hình 4.4. Thiết bị đo chuyển vị và biến dạng bằng đồng hồ cơ học............................96
Hình 4.5. Thiết bị đo biến dạng lá điện trở.................................................................. 96
Hình 4.6. Thiết bị kéo cáp ứng suất trước.................................................................... 96
Hình 4.7. Vị trí và mã các điểm đo máng số 1, 2 và số 3 tại mặt cắt giữa máng..........97
Hình 4.8. Bố trí thiết bị đo biến dạng tại đáy máng..................................................... 97
Hình 4.9. Bố trí thiết bị đo biến dạng tại tai máng và thành máng............................... 98
Hình 4.10. Quá trình gia tải cát vào trong máng thực nghiệm..................................... 98
Hình 4.11. Máng XMLT đang tiến hành căng cáp ƯST và neo................................... 99
Hình 4.12. Đường biểu diễn ứng suất đáy máng và lực nén trước máng số 1............101
Hình 4.13. Đường biểu diễn ứng suất tai máng và lực nén trước máng số 1..............102
Hình 4.14. Đường biểu diễn chuyển vị đáy máng và lực nén trước máng số 1..........103
Hình 4.15. Đường biểu diễn quan hệ ứng suất đáy máng và lực nén trước máng số 3
.....................................................................................................................................110
Hình 4.16. Đường biểu diễn quan hệ ứng suất tai máng và lực nén trước máng số 3 111
Hình 4.17. Đường biểu diễn quan hệ độ võng và lực nén trước máng số 3................112

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Ứng suất kéo trước giới hạn k (daN/cm2).................................................. 18
Bảng 1.2. Tổ hợp tổn hao ƯST của các giai đoạn........................................................ 21


Bảng 2.1. Chuyển vị đứng UY tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT-ƯST.................43
Bảng 2.2. Ứng suất tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT-ƯST................................... 43
Bảng 2.3. Chuyển vị đứng UY tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT thường.............46

Bảng 2.4. Ứng suất tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT thường............................... 47
Bảng 2.5. Chuyển vị UY tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT-ƯST..........................48
Bảng 2.6. Ứng suất SZ tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT-ƯST.............................48
Bảng 2.7. Chuyển vị UY tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT thường......................49
Bảng 2.8. Ứng suất SZ tại mặt cắt giữa nhịp của CM-XMLT thường.......................... 49
Bảng 2.9. Kích thước mặt cắt ngang CM-XMLT-ƯST................................................ 50
Bảng 2.10. Chuyển vị đứng UY tại mặt cắt giữa nhịp của cầu máng CM-C................52
Bảng 2.11. Ứng suất dọc SZ ở đáy máng tại mặt cắt giữa nhịp của cầu máng CM-C 53
Bảng 2.12. Ứng suất dọc SZ ở đỉnh máng tại mặt cắt giữa nhịp của cầu máng CM-C
54 Bảng 2.13. Ứng suất ngang SX ở đáy máng tại giữa nhịp của cầu máng CM-C.....55
Bảng 2.14. So sánh chuyển vị tính theo lý thuyết vỏ và lý thuyết dầm........................56
Bảng 2.15. So sánh ứng suất tính theo lý thuyết vỏ và lý thuyết dầm..........................58
Bảng 2.16. Chuyển vị đứng UY tại mặt cắt giữa nhịp của cầu máng CM-C*..............59
Bảng 2.17. Ứng suất tại mặt cắt giữa nhịp của cầu máng CM-C*...............................59
Bảng 2.18. Ứng suất theo phương dọc SZ................................................................... 64
Bảng 2.19. Bảng xác định tổn hao h5 và h7............................................................... 66
Bảng 2.20. Chuyển vị UY (mm) ở đáy máng tại giữa nhịp......................................... 68
Bảng 2.21. Ứng suất SZ tại giữa nhịp.......................................................................... 68
Bảng 4.1. Thí nghiệm cấp phối cho 1m3 vữa các loại....................................................... 91
Bảng 4.2. Kết quả cường độ kéo phá hoại các loại mẫu vật liệu XMLT......................93
Bảng 4.3. Lực kéo ƯST ở cuối mỗi giai đoạn căng cáp............................................. 100
Bảng 4.4. Kết quả đo ứng suất đáy máng CM-XMLT-ƯST số 1...............................101
Bảng 4.5. Kết quả đo ứng suất tai máng CM-XMLT-ƯST số 1.................................102
Bảng 4.6. Kết quả đo độ võng đáy máng CM-XMLT-ƯST số 1................................103
Bảng 4.7. Kết quả đo ứng suất đáy máng CM-XMLT-ƯST số 2...............................105
Bảng 4.8. Kết quả đo ứng suất tai máng CM-XMLT-ƯST số 2................................. 105
Bảng 4.9. Kết quả đo độ võng đáy máng CM-XMLT-ƯST số 2................................ 106
Bảng 4.10. Tổng hợp kết quả đo ứng suất đáy máng CM-XMLT-ƯST số 1 và 2......107

Bảng 4.11. Tổng hợp kết quả đo ứng suất tai máng CM-XMLT-ƯST số 1 và 2........107
Bảng 4.12 Tổng hợp kết quả đo độ võng đáy máng CM-XMLT-ƯST số 1 và 2........108
Bảng 4.13. Kết quả đo ứng suất đáy máng CM-XMLT-ƯST số 3.............................109
Bảng 4.14. Kết quả đo ứng suất tai máng CM-XMLT-ƯST số 3...............................110
Bảng 4.15. Kết quả đo độ võng đáy máng CM-XMLT-ƯST số 3..............................111
Bảng 4.16. Bảng tổng hợp ứng suất và độ võng của cầu máng số 1 và 2...................114
Bảng 4.17. Bảng tổng hợp ứng suất và độ võng của cầu máng số 3..........................115


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ
ACI

American Concrete Institute (Viện Bê tông Hoa Kỳ)

AIT

Asian Institute of Technology (Viện Công nghệ Châu Á)

APDL

Ansys Parametric Design Language (Ngôn ngữ thiết kế tham số)

ASRCT

Applied Scientific Research Corporation of Thailand (Hiệp hội
Nghiên cứu Khoa học Ứng dụng của Thái Lan)

BTCT

Bê tông cốt thép

CM-XMLT

Cầu máng xi măng lưới thép

CM-BTCT-ƯST

Cầu máng bê tông cốt thép ứng suất trước

CM-XMLT-ƯST

Cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước

CTTL

Cơng trình thủy lợi

CSTD

Commission on Science and Technology for Development (Uỷ
ban Quốc tế Phát triển Khoa học Công nghệ)

ĐHTL

Đại học Thủy Lợi

IDRC

International Development Research Centrer

INA

Italian Naval Academy

IFIC

International Ferrocement Information Center (Trung tâm
Nghiên cứu Phát triển Quốc tế)

LATS

Luận án tiến sĩ

NAS

National Academy of Sciences (Học viện Khoa học Quốc gia Ý)

NBRO

National Building Research Organisation (Viện Nghiên cứu Xây
dựng quốc gia Sri Lanka)

NUS

National University of Singapore (Đại học Quốc gia Singapore)


NZFCMA

New Zealand Ferro Cement Marine Association (Hội xi măng

lưới thép hàng hải New Zealand)

XMLT

Xi măng lưới thép


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Kết cấu bê tơng cốt thép (BTCT) nói chung và kết cấu xi măng lưới thép (XMLT) nói
riêng được khám phá đầu tiên trên thế giới gần như của cả ba người: một nhà làm vườn
người Pháp, Joseph Monier (1823-1906), đã sử dụng xi măng và lưới thép để làm chậu
trồng cây vào năm 1849; một thợ xây người Anh, William B. Wilkinson (1819-1901),
đã tạo ra những thanh dầm bê tông bằng cách đặt những dây thừng nhỏ cũ vào mặt bên
căng của dầm (1854); và cuối cùng Joseph Louis Lambot (1814-1887), kỹ sư người
Pháp đã tạo ra một 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 BTCT
và đã đóng góp một phần khơng nhỏ vào lý thuyết BTCT [1][2][3][4]. Đó là bước đi
tiên phong của XMLT nhưng sự phát triển tiếp theo lại khác so với ban đầu do công
nghệ chế tạo lưới thép rất phức tạp và không phù hợp với giai đoạn này. Thay vào đó,
người ta sử dụng những thanh thép lớn để tạo ra kết cấu BTCT thông thường hiện nay
và khái niệm về XMLT hầu như lãng quên trong gần 100 năm sau đó.
Những năm đầu của thập kỷ 1940, Pier Luigi Nervi (1891-1979) đã phục hồi lại khái
niệm đầu tiên của XMLT khi ông quan sát thấy bê tông được gia cố bằng những lớp
lưới thép đã tạo ra một loại vật liệu có những tính chất cơ lý giống như một loại vật liệu
đồng nhất có khả năng chịu va chạm, loại XMLT này cũng được chứng minh có tính
dẻo, đàn hồi và đặc biệt là tính bền. Sau chiến tranh thế giới thứ hai, Nervi đã chứng
minh lợi ích của XMLT khi dùng nó để chế tạo tàu thuyền và ơng đã đóng được một
con tàu với thân tàu bằng XMLT dày 36 mm [5]. Sau đó XMLT được ứng dụng rộng
rãi vào những năm đầu của thập kỷ 1960 ở Anh, New Zealand, và Australia. Vào năm

1965, một du thuyền làm bằng XMLT của một người Mỹ được sản xuất tại New
Zealand, Awahnee đã đi vòng quanh thế giới hai vịng mà khơng có bất cứ vấn đề
nghiêm trọng nào xảy ra [5].

1


Trong suốt những năm cuối 60 và đầu 70 của thế kỷ trước, khoa học vật liệu xây dựng
đã chuyển hướng sang vật liệu XMLT như một lĩnh vực mới cho việc nghiên cứu. Các
tài liệu kỹ thuật XMLT bắt đầu xuất hiện và nghiên cứu về cách sử dụng vật liệu
XMLT đã không ngừng gia tăng. Một sự kiện quan trọng là việc thành lập Trung tâm
Thông tin XMLT Quốc tế (IFIC) ở Viện Công Nghệ Châu Á (AIT) tại Thái Lan vào
tháng 10 năm 1976. Cộng tác với Hội XMLT hàng hải New Zealand (NZFCMA), IFIC
đã xuất bản Tạp chí về XMLT (The Journal of Ferrocement). Một tạp chí khác như Tạp
chí Quốc tế về kết cấu xi măng (The International Journal of Cement Composites), sau
đó đổi thành Kết cấu xi măng và bê tông (Cement and Concrete Composites) thường có
những trang có liên quan đến XMLT [6][7][8][9][10]. Năm 1974 Viện Bê tông Hoa Kỳ
(ACI) thành lập Uỷ ban ACI 549 chuyên nghiên cứu về các sản phẩm XMLT và BTCT
mỏng khác, có nhiệm vụ nghiên cứu và báo cáo những thành tựu khoa học, thực tiễn thi
công, những ứng dụng thực tế của XMLT và phổ biến các hướng dẫn cho cơng trình
XMLT [11][12]. Bên cạnh đó một số quốc gia khác có sử dụng kết cấu XMLT cũng có
những nghiên cứu khoa học về vật liệu này như: Canada, Mexico, Brazil, Nga, Trung
Quốc, Ấn Độ, Sri Lanka… Hầu hết các nghiên cứu về XMLT của các nước đều không
ứng dụng vào lĩnh vực kênh máng, CM-XMLT trong cơng trình thủy lợi (CTTL), chỉ
một số ít được nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực này ở Nga và Trung Quốc. Nhưng
chính những nghiên cứu này đã tạo những điều kiện để chúng ta tiếp tục nghiên cứu sâu
hơn về kết cấu XMLT ứng dụng cụ thể trong lĩnh vực CTTL.
Nhìn chung kết cấu XMLT đóng một vai trò quan trọng đối với cả những nước đã và
đang phát triển. Với yêu cầu về kỹ năng kỹ thuật ở mức độ khơng cao và những tính
năng ưu việt của nó, XMLT phù hợp với các nước đang phát triển trong những ứng

dụng đơn giản về kết cấu nhà, bể chứa nước, thùng chứa thực phẩm, hệ thống kênh
máng, cầu máng dẫn nước tưới cho nông nghiệp và cấp nước cho sinh hoạt… Ở những
nước đã phát triển, sự ứng dụng công nghệ tiên tiến cho hệ thống xây dựng và sản xuất
đã làm cho nó càng trở nên thu hút đối với những ứng dụng cho các loại kết cấu phức
tạp hơn, đa dạng hơn và thẩm mỹ hơn... trong xây dựng nhà cửa cũng như những kết
cấu xây dựng khác.


Ở Việt Nam những nghiên cứu về lý thuyết và công nghệ chế tạo XMLT trong lĩnh vực
thủy lợi phát triển mạnh vào những năm 1990. Bao gồm các đề tài nghiên cứu về tính
tốn thiết kế, về cơng nghệ chế tạo kênh máng và CM-XMLT nhịp ngắn, nhịp lớn... Và
tiếp đến là những giáo trình, tài liệu tính tốn XMLT cũng được biên soạn. Các tiêu
chuẩn, quy trình về hướng dẫn tính tốn thiết kế Cầu máng vỏ mỏng XMLT cũng được
ban hành lần lượt các năm 2006 và 2012 [13][14][15][16].
Đối với kết cấu CM-XMLT nói riêng, đây là kết cấu tương đối đặc biệt được sử dụng
nhiều ở Việt Nam và đã có hơn hai mươi năm nghiên cứu. CM-XMLT ngày càng được
sử dụng rộng rãi hơn trong các CTTL với các ưu điểm nổi bật: trọng lượng bản thân
nhẹ, tiết kiệm vật liệu, tuổi thọ cao, khả năng chống nứt tốt, kiến trúc đẹp… Tuy nhiên
đến nay việc tính tốn thiết kế và thi cơng CM-XMLT vẫn còn nhiều hạn chế, CMXMLT vẫn chỉ được sử dụng ở loại nhịp ngắn với chiều dài nhịp không vượt q 8 m,
thơng dụng vẫn là loại nhịp có chiều dài 6 m, đồng thời đường kính máng XMLT (tiết
diện chữ U) không vượt quá 1,2 m nhưng phổ biến cũng chỉ ở giới hạn đường kính từ
(0,61,0) m.
Hệ thống kênh tưới của các dự án thủy lợi ngày càng gặp phải các loại địa hình phức
tạp, bị chia cắt nhiều nên phải vượt qua nhiều sông, suối, thung lũng. Với cầu máng
nhịp ngắn L ≤ 6 m, chi phí xây dựng sẽ cao do tốn rất nhiều mố trụ cầu, hơn nữa độ an
tồn cũng thấp khi có q nhiều mố trụ có chiều cao lớn và phải thi cơng ở giữa lịng
sơng, suối. Do đó CM-XMLT nhịp lớn sẽ là giải pháp thực sự cần thiết để giảm giá
thành và tăng cường đảm bảo an toàn cho các cơng trình CM-XMLT vượt sơng, suối…
Để có thể tận dụng hết khả năng chịu lực của cấu kiện XMLT, đồng thời đáp ứng được
yêu cầu của thực tế ngày càng cao đối với cầu máng nhịp lớn… đòi hỏi phải đi sâu vào

nghiên cứu các loại hình thức kết cấu của CM-XMLT nhịp lớn. Qua một số kết quả
nghiên cứu ban đầu cho thấy khả năng chịu lực của kết cấu không gian của máng
XMLT rất lớn, đối với máng nhịp đơn thì chiều dài máng XMLT có thể kéo dài đến 12
m mà không cần sử dụng thêm các biện pháp khác. Đối với các loại nhịp máng có chiều
dài từ (1230) m vẫn có thể dùng kết cấu máng XMLT nhưng phải tính tốn tăng cường


thép ƯST. Đối với các loại nhịp máng có chiều dài > 30 m nếu dùng kết cấu máng
XMLT thì phải kết hợp đồng thời cả với thép ƯST và kết cấu dây văng hoặc dây treo.
Bên cạnh việc nghiên cứu tính tốn kết cấu CM-XMLT nhịp lớn, cũng phải đồng thời
chú ý đến việc nghiên cứu các công nghệ thi cơng mới cho phù hợp với các hình thức
kết cấu nhịp lớn. Có như thế mới đảm bảo cho việc ứng dụng các loại kết cấu CMXMLT nhịp lớn trong thực tiễn.
Do đó việc lựa chọn đề tài Luận án “Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu
máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn,
nếu thành cơng sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao trong thiết kế và thi công cầu máng nhịp
lớn trong các công trình dẫn nước.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước
(CM-XMLT-ƯST) nhịp lớn tại hiện trường làm cơ sở xây dựng chương trình tính tốn
chun dụng kết cấu CM-XMLT-ƯST nhịp lớn trên máy tính để dễ dàng cho việc tính
tốn thiết kế và đề xuất cơng nghệ chế tạo CM-XMLT phù hợp.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của Luận án là kết cấu CM-XMLT-ƯST nhịp lớn. Đây là một
loại kết cấu được coi là mới đối với CM-XMLT ở Việt Nam, vì vậy rất nhiều vấn đề
cần phải nghiên cứu như: nội lực, biến dạng của kết cấu tương ứng với các loại kích
thước, hình dạng cầu máng; mối quan hệ giữa nội lực, biến dạng với lực căng của cáp
ƯST, nghiên cứu các loại công nghệ chế tạo XMLT nhịp lớn, chế tạo ván khn thích
hợp, lựa chọn cơng nghệ tạo ƯST phù hợp với việc căng cáp cho kết cấu mỏng...
Khối lượng nghiên cứu rất lớn, có thể lên đến hàng ngàn bài tốn, thời gian tính tốn
cũng phải mất hàng năm, phải có cơ sở vật chất để chế tạo mơ hình và thiết bị thí

nghiệm để đo đạc ứng suất và biến dạng của mơ hình… Do thời gian và phương tiện
nghiên cứu còn hạn chế nên chỉ có thể nghiên cứu trong phạm vi giới hạn sau:


1. Phân tích lựa chọn mơ hình tính tốn, lập trình tính tốn, thực nghiệm trên máy tính
nghiên cứu về quy luật ứng suất và biến dạng của CM-XMLT thường và CM-XMLTƯST nhịp lớn.
2. Kết hợp thực nghiệm trên máy tính và hiện trường nghiên cứu về cơng nghệ chế tạo
CM-XMLT nhịp lớn bằng phương pháp rung áp ván khuôn.
3. Thực nghiệm tại hiện trường nghiên cứu về quy luật ứng suất và biến dạng của CMXMLT thường và CM-XMLT-ƯST nhịp lớn, theo mơ hình thực (tỉ lệ 1:1).
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Luận án tiếp cận cả lý thuyết và thực nghiệm hiện trường trong đó sử dụng các phương
pháp nghiên cứu phổ biến ở trong nước và trên thế giới như:
- Phương pháp tổng hợp, phân tích và kế thừa những kết quả nghiên cứu đã có.
- Phương pháp lý thuyết kết hợp thực nghiệm trên máy tính.
- Phương pháp thực nghiệm tại hiện trường.
- Và một số phương pháp đánh giá kết quả đo đạc và tính tốn.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu lý thuyết tính tốn trong luận án đã đóng góp làm sáng tỏ thêm về phân bố
ứng suất trong kết cấu CM-XMLT-ƯST, giúp lựa chọn được kích thước hợp lý về mặt
kết cấu cho một số chi tiết hoặc cấu kiện của cầu máng.
Nghiên cứu thực nghiệm cho phép kiểm nghiệm mơ hình tốn.
Nghiên cứu về công nghệ thi công giúp lựa chọn và bố trí máy đầm để chế tạo CMXMLT vỏ mỏng bằng công nghệ rung áp ván khuôn.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn


Các kết quả nghiên cứu của luận án có thể áp dụng trong thiết kế và chế tạo cầu máng
thi cơng thủ cơng cho các cơng trình dẫn nước ở Việt Nam.
6. Cấu trúc của Luận án
Luận án ngoài phần Mở đầu và Kết kuận, 38 tài liệu tham khảo, 06 tài liệu tác giả đã

công bố và 04 Phụ lục, nội dung chính của Luận án được trình bày trong 04 Chương
bao gồm 120 trang, 72 hình vẽ và 40 bảng biểu:
Chương 1: Tổng quan về cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn
Chương 2: Nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng cầu máng xi măng lưới thép
ứng suất trước nhịp lớn
Chương 3: Nghiên cứu công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép nhịp lớn bằng
phương pháp rung áp ván khuôn
Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm tại hiện trường ứng suất và biến dạng cầu máng xi
măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP

ỨNG SUẤT TRƯỚC NHỊP LỚN
1.1. Tổng quan về cầu máng xi măng lưới thép
1.1.1. Khái quát chung
Cũng giống như cầu máng BTCT, CM-XMLT cũng là một loại cơng trình dẫn nước
thường được dùng khi các tuyến kênh dẫn nước cần phải vượt qua các vùng địa hình bị
chia cắt như: sơng, suối, thung lũng, kênh rạch, vùng đất trũng… hoặc thay thế cho một
đoạn kênh qua vùng đất thấm nước nhiều.
CM-XMLT gồm các bộ phận chính: cửa vào, cửa ra, thân máng, trụ đỡ (hình 1.1). Việc
bố trí và thiết kế cửa vào, cửa ra, tính tốn thuỷ lực trong máng, tính tốn dịng chảy tại
cửa vào cửa ra, các biện pháp chống thấm, chống xói lở, tránh lắng đọng bùn cát…
trong luận án này sẽ không đề cập đến. Luận án chủ yếu đi sâu vào các phần nghiên cứu
nội lực kết cấu thân máng XMLT.
9

1

7

3
5

8

4

2
10
6
Hình 1. 1. Sơ đồ kết cấu cầu máng
1. Cửa vào; 2. Mố biên trọng lực; 3. Thân máng; 4. Trụ đỡ khung kép; 5. Trụ đỡ khung đơn;
6. Móng trụ đỡ; 7. Khe co giãn; 8. Cửa ra; 9. Kênh;10. Mặt đất tự nhiên

Kết cấu thân máng được phân thành hai loại: kiểu dầm và kiểu vịm, thơng thường dùng
kiểu dầm. Thân máng kiểu dầm có đặc điểm chịu lực như một dầm có gối đỡ là các trụ
giữa và mố biên. Tuỳ theo vị trí các gối tựa và vị trí các khớp nối, thân máng kiểu dầm
lại được phân thành hai loại: loại dầm đơn, loại dầm một nhịp có mút thừa hoặc dầm
liên tục. Đối với cầu máng BTCT chủ yếu sử dụng nhịp kiểu dầm đơn thường không
vượt quá 10 m, và nhịp cầu máng kiểu mút thừa (khoảng cách giữa hai gối đỡ) thường


không quá 25 m. Với CM-XMLT thường chỉ sử dụng nhịp kiểu dầm đơn với chiều dài
không quá 6 m. Do đó cần phải nghiên cứu thêm các hình thức kết cấu thân máng để có
thể tăng chiều dài nhịp máng, giảm trọng lượng bản thân, tiết kiệm vật liệu...
1.1.2. Các hình dạng kết cấu cầu máng xi măng lưới thép
1.1.2.1. Các hình dạng kết cấu thân máng

Thân máng XMLT có hình dạng vỏ trụ mỏng, mặt cắt ngang của thân máng có thể là
hình chữ nhật, hình thang, hình chữ U, hình parabol… (hình 1.2). Chọn hình thức mặt
cắt thân máng phải dựa vào tính tốn thủy lực, vật liệu làm cầu máng, phương pháp thi
cơng, hình thức kết cấu trụ đỡ, đoạn nối tiếp cửa vào, cửa ra. Hình thức mặt cắt thân
máng thường dùng là hình chữ nhật, hình thang và hình chữ U.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Hình 1. 2. Hình dạng mặt cắt thân máng
a. Hình chữ nhật; b. Hình thang; c. Hình chữ U; d. Hình elip;

e. Hình parabơn

Cầu máng mặt cắt chữ nhật và hình thang có cấu tạo đơn giản, dễ thi công, dễ nối tiếp
với đoạn cửa vào và cửa ra. Cầu máng chữ U có trạng thái thủy lực tốt hơn cầu máng
hình chữ nhật, khả năng chịu lực của cầu máng chữ U cũng tốt hơn, trọng lượng của cầu
máng này khá nhẹ, nên rất thuận tiện cho việc đúc sẵn và lắp ghép. Các mặt cắt khác ít
dùng vì tính tốn và thi cơng khá phức tạp.
Cầu máng vỏ trụ mỏng có khả năng chịu lực theo phương dọc lớn hơn nhiều phương
ngang. Khi trên kênh khơng có u cầu về vận tải thủy, để tăng thêm độ cứng của
phương ngang, tăng độ ổn định tổng thể và cục bộ của máng, thường bố trí các thanh
giằng ngang và các sườn gia cường dọc (tai máng). Khi có yêu cầu về vận tải thủy

khơng thể bố trí các thanh giằng ngang, thì cần bố trí các sườn gia cường ngang hoặc
tăng thêm chiều dày thành máng (hình 1.3).
Luận án đi sâu nghiên cứu cho loại mặt cắt ngang thân máng XMLT có dạng chữ U.