CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE CAU MANG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG SUÁT TRƯỚC NHỊP LỚN 1. Tổng quan về cầu máng xi măng lưới thép TLL. Khải quát chung Cũng giống như cầu máng BTCT, CM-XMLT cũng là một loại công trình dẫn nước thường được dùng khi các tuyển kênh dẫn nước cần phải vượt qua các vùng địa hình bị chia cắt như: sông, suối, thung lũng, kênh rạch, vùng đất tring. hoặc thay thể cho một đoạn kênh qua ving đất thắm nước nhiều, CMEXMLT gẳm các bộ phân chính: cửa vào, cửa ra thân máng, trụ đỡ (hình 1.
Việc bố trí và thiết kế cửa vào, cửa ra, tính toán (huỷ lực trong máng, tính toán dòng chảy tại cửa vào cửa ra, các biện pháp chống thắm, chống x6i lở, tránh lắng đọng bùn cát trong luận án này sẽ không đề cập đến. Luận ấn chủ yéu đi sâu vio các phin nghiên cứu nội lực kết cầu thân máng XMLT. Sơ đồ kết cấu cầu máng. Cửa vàn; 2, Mồ biên trọng lực; 3.
Trụ đỡkhung Rep: 5. Trụ đỡ khung dom: 6. Móng tru dy 7. Khe co gidn: 8.
Mat dt tự nhiền Kết cấu thân máng được phân thành hai loại: kiểu dm và kiểu vòm, thông thường dang kiểu dim, Thân máng kiểu dim có đặc điểm chịu lực như một dim có gối đỡ là các trụ giữa và mỗ biên, Tuy theo vị tr các gối tựa và vị trí các khớp nối, thân máng kiểu dim lại được phân t nh hai loại: loại dim don, loại dim một nhịp có mút thừa hoặc dim liên tục. Đối với cầu máng BTCT chủ yếu sử dụng nhịp kiểu dim đơn thường không vượt quá 10 m, và nhịp cầu máng kiểu mút thừa (khoảng cách giữa hai gối đỡ) thưởng. Với CM-XMLT thường chỉ sử dụng nhịp kiểu dim đơn v¿ đài không quá 6 m. Do đó cần phải nghiên cứu thêm các hình thức kết cấu thân máng dé có.
thể tăng chiều dài nhịp máng, giảm trọng lượng bản thân, tiết kiệm vật liệu. Các hình dạng kết cấu cầu mắng xi măng lưới thép 1. Các hình dạng kết cầu thân mắng Thân máng XMLT có dạng võ trụ mỏng, mật cắt ngang của thin máng có thé hình chữ nhật, hình thang, hình chữ U, hình parabol. Chon hình thức mặt cắt thân máng phải dựa vào tính toán thủy lực, vật liệu làm cầu máng, phương pháp thi công, hình thức kết cấu trụ đỡ, đoạn nd tigp cia vào, cửa rú Hình thức mặt cắt thân máng thường ding là hình chữ nhật, hình thang và hình chữ.
Hình dạng mặt cắt thin máng 4 Hình chữ mht; b Hinh thang: c Hành chữ Us đ Hình cip: ` Hinh parabin Ca máng mặt cit chữ nhật và hình thang có cầu tạo đơn giản. dễ thì công, dễ nồi tiếp với đoạn cửa vào và cửa ra. Chu máng chữ Ư có trang thái thủy lực tt hơn cầu máng Mình chữ nhật, khả năng chịu lực của cầu máng chữ Ư cũng tt hơn, trọng lượng của cầu máng này khá nhẹ, nên rt thuận tiện cho việc đúc sin và lắp ghép. Các mặt cắt khác i đùng vì tinh toán và thi công khá phức tạp.
Cầu máng vỏ trụ mỏng có khả năng chịu lực theo phương đọc lớn hơn nhiều phương. Khi trên kênh không có yêu cầu về vận tải thủy, dé tăng thêm độ cứng của phương ngang, ting độ én định tổng thể và cục bộ của mắng, thường bổ trí ác thanh giằng ngang và các sườn gia cường đọc (tai máng). Khi có yêu cầu về vận tải thủy Không thể bổ í các thanh giảng ngang, thi cin bổ tri các sườn gia cường ngang hoặc tăng thêm chiều day thành máng (hình 1.3), Luận án đi sâu nghiên cứu cho loại mặt cắt ngang thân máng XMLT có dang chữ U, 1. Swim dọc ni mảng): 2.
Sườn ngang Hình 1,3. Cấu igo thân máng 1. Thân mắng có mặt cất ngang hình chữ U Hình dạng máng chữ U thường ding hiện nay có đầy là nửa hình tồn, có thêm hai thành bên thẳng đứng (hình L4). Máng chữ U được sử dựng nhiều vì nó cố các ưu điểm: trạng thái thủy lực tốt, độ cứng theo phương dọc lớn, dễ thì công.
ĐỂ tăng độ cứng theo phương ngang và phương dọc, thân máng thường được gia cường bằng các sườn dọc (ai máng). bằng cúc sườn ngang (dai mắng) và các thanh giẳng ngang. Máng chữ U được phân thành hai loại: không có thanh giằng ngang (hình 1.4a) và loại có thanh ging ngang (hình I-4b) Sơ bộ kích thước tiết điện thân máng có thể tham khảo các số liệu dưới diy: BE dày cin thành máng t= (1/15+1/25)R,, thường chọn t= (36) em ~ Chiều cao đoạn thẳng đứng của thành máng £=(0.3)D, trong d6: D,=2R, là đường kính trong của lòng máng. - Kích thước tai máng thường chọn như sau: a = (1,5+2.5)t; b = (1#2)t; = (1+2)t ~ Chiểu cao thành máng: H =H, + AH_(m) trong đó: Hy là chiề cột nước tính toán, AHL 2+0,5) m là độ cao vượt an toàn, -Tỷ VL <(1/15=1/20) và HID, <1 ~ Mit cit thanh ging có chiễu cao hy 10=20) em, bề rộng b, 9 ~ Sườn ngang tại vị trí g6i tựa có kích thước lớn hơn sườn ngang ở trong nhịp, đường, viễn ngoài thường có dạng gắp khúc tạo thành gối tựa cho thân máng ~ ĐỂ đảm bảo điều kiện chồng nứt theo phương ngang, đoạn cong ở đáy mảng thưởng, lâm đây hơn, kích thước phần này có thể lấy như sau: =(1.
Hình dạng kết cầu thân máng XMLT chữ U Măng không có danh giằng ngang; b Mang có ưnh giằng ngang, 1. Hình dạng kết cấu gái đỡ. Gối đỡ thân máng gồm c đỡ mồ biên và gối đỡ trụ giữa (hình 1. MS ngoài tức dụng fa gối đỡ thân máng nó còn à liên kế nổi tiếp đầu máng với đoạn cửa ào, cửa ra của kênh dẫn, cồn trụ giữa chỉ có chức năng là đ thân mắng.
Thiết bị thoát nước. Mặt đắt Hình 1. Cấu tạo mồ bi ‘Tru giữa kiểu trọng lực có thể bằng gạch xây, bằng đá xây hoặc bê tông, thường ding cho những trụ có chiều cao đưới 10 m, trong lượng bản thân của trụ kiểu trong lực thường rất lớn, đo đỏ đỏi hỏi nền phải có sức chịu tải cao (hình 1. Trụ đỡ kiểu khung có ba loại khung dom (hình 1.6b) và khung kép tình l.óc) thường dùng cho các trụ cao dưới 20 m.
Kiểu hỗn hợp có phin dưới kiểu trọng lực, còn phần trên kiểu khung, chiễu cao của trụ hỗn hợp có thể đến 25 m (hình 1.68), Móng của mổ trụ có thể đặt trực ip trên nên tự nhiên, khi nền yếu có thể đặt trên nền cọc, ti VẢ Oo @ o © w Hình 1. Các loại mổ trụ giữa cầu mi «a Trụ kiểu trọng lực; b. Trụ hid đơn;e Try liễu khung kép: dk. Trụ kid hỗn hợp, 1.
Hình thức Kết edu khe co giãm ta các đoạn trong thân máng cin phải bổ t khe co giãn, khoảng cách giữa các khe eo gin từ (12220) m, Vật liga làm khe co giãn vita có tin co giãn, vữa có khả năng chống rò nước đình L7) 1. Tắm cao su hay chất déo; 2. Vita cát nna đường; 3. Dây day tim nhựa đường; 4.
Vải tằm "nhựa đường hay sợi vải thuỷ tinh td nhựa đường (6 lip): 5. Vita cát pöxy dày 2mm Hình 1. Các loại khe co giãn thường ding in 1.3, Phương pháp tinh tuân câu ming xi măng lưới thập 1.1 Tải rong và ổ hợp ti trong ‘Tai trọng tác dụng lên cầu máng gồm có: - Trọng lượng bản thân cầu máng. + Ấp lực nước ứng với mực nước thế kể và mực nước kiểm tra được thể hiện ở hình L8.8, Sơ đ áp lực nước - Tải trọng người qua lại trên cầu máng thường lấy 2,5 kN/mẺ ~ Áp lực gid ở độ cao z so với mốc chuẳn, xác định theo công thức: W=W, ke (N/m) an trong dé: W, ~ áp lực gió cơ ban lấy theo bản đồ phân vùng lực gió (kN/ k = hệ số xét tới sự thay đổi áp lực gió theo độ cao; e— hệ số khí lộng.
~ Lực ma sát ở gối đỡ: lực ma sát xuất hiện theo phương dọc máng tác dụng lên trụ khi thân máng bị co ngót hay dan nở do nhiệt độ thay đổi được tính theo công thức: T=Gf (N) d2) trong dé: G~ áp lực tác dụng lên g6i đỡ (kN); £— hệ số ma sát giữa thân máng và gồi đỡ. ~ Ap lực thủy động: Ap lực thủy đông tác dụng lên một đơn vị diện tích trụ được tính theo công thức (1:3) và có điểm đặt của hợp lực ở 2/3 độ sâu mực nước thiết kế d3) rong đó: v- vim téc dong chiy tinh toán (a); - trọng lượng riêng của nước (kN/ ia tốc trọng trường (g=9,81 mis"); iy = he số phụ thuộc vào hình dang của trụ - Các ti trong khác: động dit, ải trong cấu lip, lực va chạm của vật nỗi, các lực này th ty trường hợp cụ thé mà xết “TỔ hợp ti tong: Phân tích nội lực và tính toán cốt thép thân ming XMLT được tiễn hành với các tổ hợp tải trọng cơ bản (trọng lượng bản thân máng + tải trọng người qua lại + trọng lượng nước ứng với độ sâu mực nước thiết kế) và kiểm tra với tổ hợp tái trọng đặc biệt (trong lượng bản thân máng + tải trọng người qua lại + trọng lượng nước. ứng với độ \u mực nước kiểm tra + tải trong gi ) 1. Phân tích nội lực kết cầu thân máng xi măng lưới thép “Thân máng là một kết cầu vỏ mỏng không gian, thường được gia cường bằng các sườn.
dc, sườn ngang và thanh giing, do đó việc phần tích nội lực thin mắng trên cơ sở các phương tình vi phân cơ bản của lý thuyết vỏ mỏng không gian để tm Ibi giải chính xác thi hẳu như không thé thực hiện được, mà chỉ có thể dùng các phương phip số để tim lời giải gin đúng, như phương pháp sai phân hữu han, phương pháp PTHH. Đối với các cu máng lớn và trung bình thì thiết kế đòi hỏi nội lực có độ chính xác cao, cần phân tích nội lực thân máng theo bai toán vỏ mỏng không gian. Tốt nhất là dùng. phương pháp phần tử hữu bạn và giải theo chuyển vị, hiện nay có nhiều phần mém mạnh cho phép phân tích các kết cẻ võ có dang bắt kỳ và iu tải trong tuỷ ý như SAP2000 hay ANSYS, song đồi hỏi người sử dụng phải có hiểu biết nhất định về lý thuyết v6 mỏng và phương pháp phẫntử hữu hạn Đối với âu máng nhỏ có thé dùng phương pháp gần đúng để phân tích nội lực thân máng, một trong các phương pháp hiện nay thường ding là thay bài toán tính võ mỏng khong gian bing hai bài toán phẳng riêng biệt theo phương dọc va phương ngàng ming, được gọi là phương pháp tính theo “Ij thuyết dim”.