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

Hiện nay Bộ NN&PTNT đang chuẩn bị kỹ thuật để xây dựng nhiều hệ thống tưới có quy mô rất lớn: Hệ thống tưới Cửa Đạt 84.000ha, Ngàn Trươi Cẩm Trang 32.000ha…có lưu lượng thiết kế lên đến

LỜI CẢM ƠN



Luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu phương pháp thiết kế cầu máng

loại lớn theo sơ đồ không gian bằng phương pháp PTHH ” được hoàn thành nhờ

sự hướng dẫn tận tình của TS Nguyễn Trí Trinh cùng với các thầy cô ở Trường Đại học Thủy lợi cũng như sự tạo điều kiện và giúp đỡ của gia đình và người thân

Tác giả xin cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của TS Nguyễn Trí Trinh, đồng cảm ơn các thầy cô ở Trường Đại học Thủy lợi, Khoa Công trình, Bộ môn Sức Bền Kết Cấu đã tạo điều kiện và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả cũng xin cảm ơn sự động viên giúp đỡ, chia sẻ, cổ vũ tinh thần của người thân, gia đình và bạn bè để tác giả có thể hoàn thành luận văn

Do thời gian và trình độ có hạn nên luận văn không thể tránh được những thiếu sót nên tác giả rất mong nhận được ý kiến chia sẻ, đóng góp của các thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn đáp ứng được những mục tiêu đề ra

Hà Nội, ngày tháng 08 năm 2013

Tác giả luận văn

Trần Văn Tuỳnh

LỜI CAM ĐOAN

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

Hà Nội, ngày tháng 08 năm 2013

Tác giả luận văn

Trần Văn Tuỳnh

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

1.325T 25TGIỚI THIỆU MỘT SỐ CẦU MÁNG THỰC TẾ ĐÃ THIẾT KẾ Ở NƯỚC NGOÀI.25T 1025T

1.425T 25TKẾT LUẬN CHƯƠNG 1.25T 18 25T

CHƯƠNG 2:TIÊU CHUẨN VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾCẦU MÁNG 19

25T

2.125T 25TGIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU MÁNG TRONG NƯỚC.25T 1925T

2.1.125T 25TVề phạm vi áp dụng.[10]25T 19 25T

2.1.225T 25TVề yêu cầu kỹ thuật chung [10]25T 19 25T

2.1.325T 25TVề cấu tạo cầu máng [10]25T 1925T

2.1.425T 25TVề tính toán kết cấu xi măng lưới thép [10]25T 20 25T

2.1.525T 25TMột số nhận xét về tiêu chuẩn.25T 2525T

2.225T 25TTÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU MÁNG THEO TIÊU CHUẨN NƯỚC

NGOÀI.25T 26 25T

2.2.125T 25TVề yêu cầu kỹ thuật chung: [17]25T 26 25T

2.2.225T 25TVề hình thức và cấu tạo.[17]25T 27

2.2.325T 25TVề tính toán thủy lực.[17]25T 3125T

2.2.425T 25TVề tính toán thiết kế kết cấu cầu máng [17]25T 32 25T

2.3.25T 25TCÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦU MÁNG.25T 35 25T

2.3.125T 25TPhương pháp giải tích.[7],[10].25T 3525T

2.3.225T 25TPhương pháp số.[5]25T 38 25T

2.3.325T 25TChọn phương pháp tính toán.25T 3925T

2.425T 25TPHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT

CẤU 25T 39 25T

2.4.125T 25TNội dung của phương pháp phần tử hữu hạn [5], [11], [15]25T 39 25T

2.4.225T 25TTính kết cấu theo mô hình tương thích [5], [11], [15]25T 41 25T

2.4.325T 25TGiải hệ phương trình cơ bản [5], [11], [15].25T 46 25T

2.525T 25TPHẦN MỀM TÍNH TOÁN 25T 46 25T

2.5.125T 25TChọn phần mềm tính toán kết cấu cầu máng.[4].25T 4625T

2.5.225T 25TBài toán tấm và vỏ [3],[4],[16].25T 47 25T

2.625T 25TKẾT LUẬN CHƯƠNG 2.25T 5025T

CHƯƠNG 3:ỨNG DỤNG CHO CẦU MÁNG NGÀN TRƯƠI-HÀ TĨNH 51

3.2.125T 25TMục đích tính toán.25T 56 25T

3.2.225T 25TTiêu chuẩn và phần mềm dùng trong tính toán.25T 57 25T

3.2.325T 25TCác chỉ tiêu, thông số dùng trong tính toán.[1],[6], [8], [9].25T 57 25T

3.2.425T 25TSơ đồ kêt cấu, trường hợp tính toán, các lực tác dụng lên cầu máng.25T 5825T

3.2.525T 25TTính toán kết cấu thân máng theo phương pháp Sức bền vật

liệu[2],[12],[13]25T 60 25T

3.2.625T 25TTính toán kết cấu thân cầu máng theo phương pháp PTHH (phần mềm Sap 2000).[4]25T 65

3.3.125T 25TSơ đồ kết cấu dùng để tính toán.25T 7825T

3.3.225T 25TCác trường hợp tính toán 25T 88 25T

3.3.325T 25TCác lực tác dụng lên cầu máng.25T 8825T

3.3.425T 25TKết quả tính toán.25T 90 25T

3.425T 25TKẾT LUẬN CHƯƠNG 3.25T 94 25T

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.25T 96

25T

I.25T 25TNHỮNG KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC25T 96 25T

II.25T 25TNHỮNG TỒN TẠI TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN VĂN.25T 9725T

III.25T 25TNHỮNG KIẾN NGHỊ VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.25T 97 25T

TÀI LIỆU THAM KHẢO25T 98 PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Theo Tổng cục Thủy lợi- Bộ Nông Nghiệp & Phát triển Nông Thôn (NN&PTNT) thì hiện nay cả nước có hàng chục nghìn công trình thủy lợi các loại, trong đó có 904 hệ thống thủy lợi lớn và vừa với quy mô diện tích từ 200ha trở lên,

có hơn 5.000 hồ chứa các loại với tổng dung tích trữ nước hơn 35,34 tỷ mét khối,

có hơn 10.000 trạm bơm lớn, có gần 5.000 cống tưới tiêu lớn, có 5.700km đê sông,

có 3.000km đê biển, có 23.000km bờ bao ngăn lũ đầu vụ hè thu ở đồng bằng sông

Cửu Long và hàng trăm kilômét kè, có hơn 126.000 km kênh mương Theo thiết kế, tổng năng lực của các công trình thủy lợi hiện nay có khả năng tưới cho khoảng

3,45 triệu héc ta đất canh tác, tiêu thoát nước cho 1,72 triệu héc ta đất nông nghiệp Đồng thời, mỗi năm các công trình thủy lợi cung cấp gần 6 tỷ mét khối nước cho các ngành sản xuất công nghiệp và sinh hoạt

Bên cạnh các công trình đầu mối thì hệ thống tưới chiếm một vai trò không thể thiếu để đảm bảo tưới, tiêu với diện tích trên Hệ thống tuới ở nước ta chủ yếu được

thiết kế dựa trên tiêu chuẩn TCVN-4118-1985 (Hệ thống kênh tưới – Tiêu chuẩn thiết kế) Tiêu chuẩn này đã góp phần quan trọng trong việc đảm bảo các mục tiêu

tuới tiêu ở nước ta

Hiện nay Bộ NN&PTNT đang chuẩn bị kỹ thuật để xây dựng nhiều hệ thống tưới có quy mô rất lớn: Hệ thống tưới Cửa Đạt (84.000ha), Ngàn Trươi Cẩm Trang ( 32.000ha)…có lưu lượng thiết kế lên đến hàng vài chục m3/s trong điều kiện địa hình, địa chất và dân sinh khá phức tạp, khi áp dụng TCVN-4118-1985 trong thiết

kế gặp một số khó khăn nhất định do tiêu chuẩn này chưa trình bày cụ thể chi tiết yêu cầu thiết kế cho các công trình trên kênh, đặc biệt là công nghệ thiết kế hạng mục cầu máng loại lớn nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc chọn hình thức cầu máng loại lớn, chiều dài nhịp, mặt cắt tính cầu máng và các vấn đề tính toán kết cấu hợp

lý và an toàn

Do vậy “Nghiên cứu phương pháp thiết kế cầu máng loại lớn theo sơ đồ

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Trên cơ sở tổng hợp và tham khảo các tài liệu liên quan đến cầu máng trong ngoài nước, các tài liệu nghiên cứu về các công trình cầu máng, đặc biệt là các cầu máng loại lớn đã được thiết kế trên thế giới , từ đó nghiên cứu đề xuất được phương pháp thiết kế cầu máng loại lớn để có thể ứng dụng cho việc thiết kế các cầu máng loại lớn của nước ta hiện nay

Trong đề tài này sẽ ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để tính toán cho một số trường hợp để từ đó nói lên được tính ưu việt và tính chất khác biệt của phương pháp này với các phương pháp tính toán khác Đưa ra được các ý kiến

về phạm vi ứng dụng các phương pháp tính toán trong các điều kiện cụ thể khác nhau cho phù hợp

III CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Điều tra, thống kê và tổng hợp tài liệu nghiên cứu đã có ở trong và ngoài nước

có liên quan đến đề tài đặc biệt là các công trình nước ngoài đã được thiết kế và ứng dụng thành công

Thu thập các tài liệu liên quan và tìm hiểu công trình được sử dụng để nghiên cứu, ứng dụng phương pháp thiết kế

Nghiên cứu tiêu chuẩn thiết kế cầu máng đã có tại Việt Nam

Nghiên cứu tiêu chuẩn thiết kế cầu máng loại lớn ở nước ngoài

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết có liên quan đến đề tài, tiếp thu và thừa kế các kết quả nghiên cứu đã có

Đưa ra phương pháp, mô hình tính toán và phần mềm chuyên dụng để tính toán phân tích nội lực, ứng suất, biến dạng để chọn kết cấu hợp lý

Phân tích, đánh giá kết quả so với các công trình đã thiết kế và các đề tài nghiên cứu đã có

IV KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC

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

* Về khoa học:

Đề tài này đã làm rõ được phương pháp thiết kế cầu máng loại lớn

Trong đề tài đã ứng dụng được phương pháp PTHH để phân tích kết cấu cho cầu máng loại lớn

* Về thực tiễn:

Việc sử dụng phương pháp cầu máng loại lớn do đề tài đề xuất có thể áp dụng cho một số cầu máng loại lớn đang được nghiên cứu và thiết kế ở nước ta: Ngàn Trươi, Cửa Đạt

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ CẦU MÁNG

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

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

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

Ngày nay, trong hệ thống thuỷ lợi và giao thông vận tải đường thuỷ hay cụ thể

hơn là trong các công trình dẫn nước, thì cầu máng là công trình rất quan trọng trong việc dẫn nước Cầu máng được sử dụng trong các truờng hợp khi tuyến dẫn

nước đi qua các cản trở cần phải vượt qua như sông, suối, thung lũng, đường giao thông, kênh rạch,……Nó còn được dùng để thay thế đoạn kênh đi qua vùng thấm

nước nhiều hoặc để thay thế đoạn kênh đi theo sườn dốc

Cầu máng có ưu điểm là bảo đảm tốt các yêu cầu thuỷ lực do đó tổn thất cột nuớc qua công trình khá nhỏ nên được ưu tiên sử dụng trong các trường hợp yêu cầu tổn thất cột nước ít

Kết cấu cầu máng gồm các bộ phận sau đây : cửa vào cửa ra , thân máng và trụ đỡ (như hình 1.3)

7

1

2

34

1 khoang hoặc cầu máng nhiều khoang Trong khi xây dựng cầu máng tùy theo từng điều kiện sử dụng trên cầu máng còn kết hợp làm đường giao thông (hình 1.4)

a) Cầu máng bằng gạch xây

b) Cầu máng bằng gỗ

c) Cầu máng bằng xi măng lưới thép

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

1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CẦU MÁNG THỰC TẾ ĐÃ THIẾT KẾ Ở NƯỚC TA

Ở nước ta hiện nay, hệ thống thủy lợi và hệ thống giao thông vận tải đường thủy đã có những bước phát triển rất quan trọng để góp phần đóng góp cho sự phát triển của đất nước Cùng với sự phát triển của các hệ thống thủy lợi đó thì nhiều cầu máng cũng được xây dựng như cầu máng Đaklo, cầu máng Tân Quang,…

Dưới đây là một số hình ảnh cầu máng được xây dựng ở nước ta

Hình 1.6 : Cầu máng Đaklo- Lâm Đồng

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

Hình 1.8 : Cầu máng Tân Quang – Thừa Thiên Huế

Các cầu máng đã được xây dựng ở nước ta chủ yếu là các cầu máng loại nhỏ, hiện nay ở nước ta có một số dự án có thể coi như cầu máng loại lớn đang và sẽ xây dựng như cầu máng Cửa Đạt, Ngàn Trươi

1.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CẦU MÁNG THỰC TẾ ĐÃ THIẾT KẾ Ở NƯỚC NGOÀI

Hiện nay, trên thế giới cầu máng đã và đang phát triển mạnh mẽ và đã đạt được nhiều kết quả to lớn Không những xây dựng các cầu máng loại nhỏ mà còn có những cầu máng loại lớn đã được xây dựng và trở thành các công trình vĩ đại trở thành biểu tượng cho đất nước xây dựng nó

Ở các nước phương Tây và các nước phát triển có khá nhiều cầu máng loại lớn được xây dựng, tiêu biểu trong số đó là cầu máng Magdeburg- Đức qua sông Elbe tại miền Trung nước Đức nối các kênh 'Mittelland' ở phía Đông và 'Elbe-Havel' ở phía Tây, tạo nên tuyến giao thông thủy quan trọng từ thủ đô Berlin và miền Đông tới các trung tâm công nghiệp lớn bên bờ sông Rhein (Rhine) ở miền Tây.Tàu bè không phải đi vòng (rút ngắn 12km) và tránh được nhiều khó khăn khác Dự án khởi đầu từ những năm 30 của thế kỉ trước, nhưng do chiến tranh thế giới thứ 2, rồi tiếp đó nước Đức bị chia cắt, nên phải tạm ngừng cho đến năm 1997 Dự án hoàn thành năm 2003 được coi như một trong những biểu tượng của nước Đức thống nhất

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

Cầu máng Magdeburg dài 918 m, dài nhất châu Âu, trong đó phần cầu máng chính 228 m bằng thép gồm 3 nhịp với nhịp giữa 106,2 m Máng rộng 34 m và sâu 4,25 m Sử dụng 24 nghìn tấn thép, 68 nghìn mP

3 P

bê tông cốt thép Chi phí dự án là

500 triệu Euro Hai bên cầu máng có hành lang rộng rãi cho người đi bộ

Dưới đây là một số hình ảnh của cầu máng

Hình 1.10 Một số hình ảnh về cầu máng Magdeburg

Ngày nay, cầu máng loại lớn không chỉ được xây dựng ở các nước phát triển

mà nó còn được các nước đang phát triển (tiêu biểu là Trung Quốc) nghiên cứu thiết

kế và xây dựng để phục vụ cho việc phát triển hệ thống thủy lợi và hệ thống giao thông vận tải thủy của các đất nước đó

Trong những năm gần đây tại Trung Quốc, để giải quyết tình trạng thiếu nước của các tỉnh phía Bắc ở lưu vực sông Hoàng Hà và Hải Hà cùng với đó là giảm bớt tình trạng lũ lụt vào mùa lũ của các tỉnh trong lưu vực sông Trường Giang, Trung Quốc đã thực hiện đại dự án chuyển nước từ miền Nam lên miền Bắc (Nam thuỷ Bắc điều ) Để thực hiện đại dự án đó, họ đã và đang xây dựng một số tuyến kênh với các công trình trên kênh như cầu máng, xi phông hoặc đường hầm có chiều dài

và khẩu độ lớn với lưu lượng thiết kế lên tới hàng trăm mP

3 P/s

Hình 1.11 Các tuyến chuyển nước của dự án "Nam thuỷ Bắc điều"

của Trung Quốc

Trong số các công trình của đại dự án đó có các cầu máng loại lớn có thể kể đến là cầu máng Tào Hà và cầu máng Minh Hà

Cầu máng Tào Hà, nằm ở tỉnh Hà Bắc, dài 2300m, chia làm 76 nhịp, dạng dầm đơn gối lên trụ, mỗi nhịp dài 30m, bề rộng thông thuỷ 18m chia thành 3 khoang, thành cao 8m, đáy cách mặt đất chỗ lớn nhất 27m, lưu lượng thiết kế 125mP

3

P

/s, lưu lượng lớn nhất 150mP

3 P/s Cầu máng được xây xong và đưa vào sử dụng

từ năm 2007 Dưới đây là một số hình ảnh của cầu máng Tào Hà (hình 1.12 và hình 1.13)

Hình 1.12 Một số hình ảnh về cầu máng Tào Hà

Hình 1.13 Mặt cắt ngang của cầu máng Tào Hà

Ngoài cầu máng Tào Hà, trong đại dự án này cũng đang thi công một cầu máng dẫn được một lưu lượng lớn hơn cầu máng Tào Hà đó cầu máng Minh Hà, tỉnh Hà Bắc Cầu máng dài 829m, chia làm 16 nhịp, dạng dầm đơn, mỗi nhịp dài 40m, mặt cắt thông thuỷ chia làm 3 khoang, mỗi khoang rộng 8,3m cao 6,8m, lưu lượng thiết kế 230mP

3 P/s, lưu lượng lớn nhất 250mP

3 P/s (hình 1.14)

Đối với hai công trình này, để vượt được nhịp và làm mặt cắt có khẩu độ lớn

cả hai cầu máng đã áp dụng công nghệ bê tông ứng suất trước đồng thời có một giải pháp kết cấu nhằm tăng khả năng chịu uốn theo phương dọc và phương ngang của cầu máng , và cấu tạo bản đáy ở dạng bản sườn ( hình 1.15)

Hình 1.14 Cầu máng Minh Hà đang thi công

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

ở thành bên

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Từ các phân tích số liệu, hình ảnh được thu thập, thống kê và trình bày ở trên, nhận thấy rằng cầu máng có vai trò, vị trí rất quan trọng trong hệ thống thủy lợi và mạng lưới giao thông vận tải đường thủy, đặc biệt việc xây dựng các cầu máng loại lớn là rất cần thiết để phục vụ cho sự phát triển của hệ thống thủy lợi và giao thông vận tải thủy nói riêng và cho sự phát triển của đất nước

Việc nghiên cứu và thiết kế xây dựng cầu máng trên thế giới (các nước phát triển và các nước đang phát triển) đã và đang đạt được những thành tựu lớn khi xây dựng được cầu máng lớn có thể dẫn được lưu lượng 250 mP

3 P/s Ở nước ta hiện nay,

các cầu máng đã xây dựng hầu hết là các cầu máng loại vừa và nhỏ Hiện nay, có một số hệ thống thủy lợi có quy mô rất lớn: Hệ thống tưới Cửa Đạt (84 000ha), Ngàn Trươi Cẩm Trang ( 32000ha)…có lưu lượng thiết kế lên đến hàng vài chục

CHƯƠNG 2:

TIÊU CHUẨN VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾCẦU MÁNG

2.1 GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU MÁNG TRONG NƯỚC Tiêu chuẩn thiết kế cầu máng trong nước hiện nay đang sử dụng là tiêu chuẩn TCVN 9150 : 2012- (Công trình cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép -Yêu cầu thiết kế) Tiêu chuẩn này có 9 chương và 1 phụ lục, bao gồm các nội dung sau đây: phạm vi áp dụng, tài liệu viện dẫn, thuật ngữ và định nghĩa, ký hiệu và thuật ngữ viết tắt, yêu cầu kỹ thuật chung, cấu tạo cầu máng, tính toán kết cấu xi măng lưới

thép, vật liệu dùng cho kết cấu xi măng lưới thép ,tính toán thiết kế cầu máng xi măng lưới thép Sau đây, xin được tóm tắt một số nội dung chính của Tiêu chuẩn TCVN 9150 : 2012 như sau:

2.1.1 Về phạm vi áp dụng.[10]

Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu kỹ thuật trong tính toán thiết kế các loại cầu máng xi măng lưới thép (XMLT) dẫn nước có chiều dầy không lớn hơn 35 mm, làm việc trong môi trường không xâm thực, có nhiệt độ không quá 50 P

0 P

C

2.1.2 Về yêu cầu kỹ thuật chung [10]

Cầu máng XMLT và các kết cấu của chúng phải đảm bảo làm việc an toàn, ổn định trong các trường hợp tính toán thiết kế Phải đảm bảo về độ bền, độ cứng, độ

ổn định, khả năng chống nứt ở tất cả các giai đoạn từ chế tạo, vận chuyển, lắp ráp đến vận hành khai thác cầu máng Chọn hình dạng và kích thước của cấu kiện phải căn cứ vào tính chất của kết cấu XMLT, khả năng chế tạo hàng loạt, thuận tiện vận chuyển và lắp ráp kết cấu Khi thiết kế kết cấu cầu máng XMLT lắp ghép phải đặc biệt chú ý đến công nghệ liên kết Các mối liên kết và các đầu nối của các kết cấu lắp ráp phải thoả mãn các yêu cầu riêng cho từng loại cấu kiện

2.1.3 Về cấu tạo cầu máng [10]

Kết cấu cầu máng gồm các bộ phận chính sau : Cửa vào; Cửa ra; Thân máng; Các trụ đỡ

+ Kết cấu cửa vào, cửa ra : phải đảm bảo dòng chảy vào máng thuận, giảm bớt tổn thất do mặt cắt ngang bị thu hẹp gây ra và dòng nước ở máng chảy ra không làm xói lở bờ và đáy kênh hạ lưu

+ Kết cấu thân máng : thường dùng kiểu dầm đơn có bề rộng nhịp không quá

12 m Khi cần vượt qua các khẩu độ lớn hơn 12 m có thể dùng cầu máng bê tông cốt thép ứng suất trước hoặc cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước Lựa chọn hình thức mặt cắt ngang của thân máng phải dựa vào kết quả tính toán thủy lực, vật liệu làm thân máng, hình thức kết cấu trụ đỡ, đoạn nối tiếp cửa vào và cửa ra Cầu máng vỏ trụ mỏng có khả năng chịu lực theo phương dọc lớn hơn theo phương ngang rất nhiều Để tăng độ cứng theo phương ngang, tăng độ ổn định tổng thể và

ổn định cục bộ của thân máng cần bố trí các thanh giằng ngang, các sườn gia cường dọc (còn gọi là tai máng) Tại hai đầu mỗi nhịp máng nên bố trí tai sườn ngang Cho phép bố trí đường cho người đi lại trên mặt cầu máng khi có nhu cầu nhưng các cấu kiện cầu máng phải được tính toán kiểm tra thêm với tải trọng không ít hơn 250 daN/m2

+ Kết cấu gối: Gối đỡ thân máng gồm có gối đỡ ở bên (còn gọi là mố bên) và gối đỡ ở giữa (còn gọi là trụ giữa hay trụ đỡ) Mố bên thường dùng kiểu trọng lực Trụ đỡ cũng thường dùng kiểu trọng lực khi chiều cao không lớn, dùng kiểu khung hoặc kiểu hỗn hợp khi trụ có chiều cao lớn

2.1.4 Về tính toán kết cấu xi măng lưới thép [10]

2.1.4.1 Tính toán cường độ

a Tính toán cường độ trên tiết diện vuông góc

a.1 Tiết diện chữ nhật có đặt lưới thép và thép thanh

Đối với cấu kiện chịu uốn, sơ đồ tính toán và phương pháp tính toán tương tự như trong kết cấu bê tông cốt thép

Sơ đồ ứng suất làm cơ sở tính toán cho ở hình 2.1:

P 1 x

p = RR n R + RR l R.µR td R;

PR 1 R = (RR n R + RR l R.µR td R).b.x ;

PR 2 R = RR l R.µR td R.b.(h-x)

Hình 2.1: Sơ đồ tính toán của tiết diện chữ nhật

Dựa vào phương trình momen đối với trục đi qua trọng tâm vùng chịu nén để xác định điều kiện về cường độ, quy định theo công thức (2.1):

KR n R.nR c R.M ≤ 0,5.RR l R.µR td R.(h – x).b.h (2.1)

Dựa vào phương trình hình chiếu xác định chiều cao vùng chịu nén theo công thức (2.2):

(RR n R + RR l R.µR td R).b.x ≤ RR l R.µR td R.b.(h – x) (2.2) trong đó:

RR n R là cường độ chịu nén tính toán của vữa xi măng;

b, h là bề rộng và chiều cao tiết diện của cấu kiện;

Trong trường hợp cấu kiện chỉ có lưới thép thì trị số µtd trong các công thức (2.1) và (2.2) lấy bằng µ: µtd = µ

* Trường hợp trục trung hòa đi qua cánh nén x ≤ h’c :

Sơ đồ tính toán mô tả ở hình 2.2:

Hình 2.2– Sơ đồ ứng suất xác định vị trí trục trung hòa của tiết diện chữ I

Cường độ tính toán của cấu kiện phải thoả mãn điều kiện quy định trong

* Trường hợp trục trung hòa đi qua sườn: x > '

R' µ R R) b.(x−h c');

PR 3 R = R l.µtd s.b.(h−x−h c);

PR 4 R = R l.µtd.b c.h c

Hình 2.3– Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ I

Khi điều kiện theo phương trình (2.3) không thỏa mãn, trục trung hòa đi qua sườn, phải dựa vào phương trình mômen lấy với trọng tâm của phần cánh chịu kéo suy ra điều kiện về cường độ, quy định theo phương trình (2.5):

≤

2

)

).(

.(

2

.)

(

' '

' '

' ' ' ' 1

c c c

s td l n c

c c

c td n

c

n

h h x h b h x R

R h h h h b R R M

s td c

s td c

s td n

c c

td

( + 1'µ' ' ' + + 1'µ − ' + 1 µ = 1 µ − − + 1 µ (2.6)

Các công thức trên chỉ được sử dụng khi thỏa mãn điều kiện x ≤ α0 Trị số α0

được xác định bằng thực nghiệm phụ thuộc vào vật liệu Với xi măng PC40, thép nhóm CI, CII có thể lấy α0 = 0,45

γ 1 là hệ số biến dạng dẻo lấy như kết cấu bê tông cốt thép

c

k

R là cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của vữa xi măng

Wqd là môđun chống uốn của tiết diện quy đổi với hàm lượng cốt thép tương đương µtd

- Khi dầm bị nứt với vết nứt có bề rộng không quá 0,05 mm: B = ER 0,05 R x J

ER 0,01 R là môdun đàn hồi của xi măng lưới thép tương ứng trường hợp chưa xuất hiện vết nứt

ER 0,05 R là môdun đàn hồi của xi măng lưới thép tương ứng với trường hợp xuất hiện vết nứt có bề rộng không quá 0,05 mm

Khi cấu kiện xi măng lưới thép chưa bị nứt thì B được xác định theo công thức

B = 0,85Eb.Jqd (2.9)

trong đó:

Eb là mô đun đàn hồi ban đầu của vữa xi măng;

Jqd là mô men quán tính của tiết diện quy đổi với hàm lượng thép tương đương µtd

số tồn tại của tiêu chuẩn này như sau :

- Tiêu chuẩn này quy định yêu cầu kỹ thuật trong tính toán thiết kế các loại cầu máng có chiều dầy không lớn hơn 35 mm Đồng thời, tiêu chuẩn này chỉ áp dụng cho cầu máng xi măng lưới thép là những cầu máng thường chỉ có 1 khoang,

đó là những cầu máng có diện tích mặt cắt ngang dẫn nước thường là vừa và nhỏ,

do đó chỉ dẫn được lưu lượng vừa phải Do vậy với những cầu máng loại lớn có chiều dày lớn hơn 35 mm, có nhiều khoang và dẫn tới lưu lượng hàng trăm mP

3 P/s thì tiêu chuẩn này sẽ không quy định được các yêu cầu kĩ thuật khi tính toán

- Trong tiêu chuẩn này chưa đề cập đến các yêu cầu kĩ thuật, phương pháp tính toán các cầu máng có khẩu độ nhịp lớn (lớn hơn 12m ), và gồm nhiều khoang (chỉ

đề cập đến cầu máng 1 khoang) Trong tiêu chuẩn chưa đề cập đến việc nếu sử dụng kết cấu bê tông ứng suất trước thì nhịp cầu máng có thể kéo dài đến mức độ nào Ngoài ra trong tính toán độ võng, tiêu chuẩn này cũng chưa xét đến ảnh hưởng lực cắt, từ biến bê tông đến độ võng dầm

2.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU MÁNG THEO TIÊU CHUẨN NƯỚC NGOÀI

Trên thế giới có nhiều tiêu chuẩn được dùng để thiết kế cầu máng, tại Trung Quốc việc thiết kế cầu máng, người ta sử dụng tiêu chuẩn SL 482-2011 (Tiêu chuẩn thiết kế các công trình trên hệ thống kênh của Trung Quốc) Tiêu chuẩn này có 14 chương 45 tiết với 325 điều và 7 phụ lục, bao gồm các nội dung sau đây: Các nguyên tắc chung, thuật ngữ và ký hiệu, phân loại cấp công trình và tiêu chuẩn phòng lũ, các quy định cơ bản, và các điều quy định cụ thể về thiết kế bố trí tổng thể, hình thức cấu tạo về kết cấu, tính toán thủy lực, thiết kế kết cấu, xử lý nên móng và thiết bị quan trắc an toàn v v cho 9 loại hạng mục công trình thường áp dụng trên hệ thống kênh như cầu máng, xi phông, cống ngầm, cống dẫn nước Tiêu chuẩn này giành riêng cho các công trình trên kênh như cầu máng, xi phông, cống qua đường, bậc nước, dốc nước (hình 2.4), mới được sửa chữa, bổ sung, phát hành ngày 8-3-2011 và áp dụng từ 8-6-2011, trong đó có mục 5, giành riêng cho kết cấu cầu máng

Hình 2.4: Tiêu chuẩn thiết kế các công trình trên hệ thống kênh của Trung Quốc

Trong mục 5 của tiêu chuẩn này có các qui định cụ thể cho việc chọn lựa cấu tạo, kích thước, phương pháp tính toán, độ võng, nứt của cầu máng Sau đây, xin tóm tắt một số điểm đáng chú ý trong mục 5 của tiêu chuẩn này như sau :

2.2.1 Về yêu cầu kỹ thuật chung: [17]

Trong điều 5.1.3 qui định "Thiết kế kết cấu BTCT cầu máng và các yêu cầu cấu tạo phải tuân theo, ngoài việc phải phù hợp yêu cầu về tính bền chắc, không cho

nứt (hoặc hạn chế nứt), tính ổn định, cường độ của kết cấu, còn phải có các qui định cho các khâu trọng yếu trong thi công như sử dụng phụ gia, đổ bê tông, dỡ ván khuôn, dưỡng hộ v.v "

2.2.2 Về hình thức và cấu tạo.[17]

2.2.2.1 Về chọn hình thức nhịp cầu máng

Để chọn hình thức nhịp cầu máng trong điều 5.3.4 của tiêu chuẩn SL

482-2011 quy định như sau: " Độ dài nhịp của thân cầu máng kiểu dầm đơn bê tông cốt

thép thường nên lấy từ 8m đến 15m, độ dài của đoạn thân cầu máng kiểu dầm hai mút thừa thường nên lấy từ 15m đến 30m Thân cầu máng lớn kết cấu bê tông ứng suất trước thường nên sử dụng dạng dầm đơn, nhịp dầm thường nên lấy trong khoảng 25m đến 50m Với cầu máng cao, điều kiện địa chất không tốt lắm hoặc thi công khó khăn thì nên chọn giới hạn nhỏ trong các chiều dài nhịp nêu ở trên”

2.2.2.2 Chọn hình thức kết cấu cầu máng

Để chọn hình thức kết cấu cầu máng trong điều 5.3.5 của tiêu chuẩn SL

482-2011 quy định như sau: " Hình thức kết cấu về vòng vòm chính xây lát của cầu

máng kiểu vòm có các loại như vòm bản, vòm sườn, vòm hình hộp v v , cần căn

cứ quy mô cầu máng, nhịp vòng vòm, vật liệu xây dựng và phương pháp thi công để lựa chọn hình thức hợp lý, đồng thời phải phù hợp các yêu cầu sau đây :

- Khẩu độ vòng vòm chính nên lấy từ 30m đến 40m Tỉ suất an toàn (tỉ lệ giữa chiều rộng vòng vòm chính với khẩu độ) nên lấy theo các trị số sau: đối với vòm bản, vòm sườn 1/6 ~ 1/3, đối với vòm hộp, vòm giá đỡ 1/10 ~ 1/6, đối với vòm xà ngang 1/8~1/4

- Chiều rộng vòng vòm chính nên lấy bằng chiều rộng kết cấu thân máng.Tỉ lệ giữa chiều rộng vòng vòm chính với khẩu độ không nên nhỏ hơn 1/20, đối với cầu máng có khẩu độ lớn nhưng lưu lượng nhỏ cũng không nên nhỏ hơn 1/30 Khi khẩu

độ vòm đơn không lớn hơn 40m nên dùng vòng vòm chính mặt cắt đều, khi lớn hơn 40m thì nên dùng vòng vòm chính mặt cắt thay đổi dần theo độ cao từ đỉnh vòm đến chân vòm

- Tuyến trục vòm của vòng vòm chính nên tiếp cận với tuyến áp lực do tải trọng gây ra trong thời gian cầu máng vận hành bình thường, trên mặt cắt vòng vòm không được phát sinh ứng suất kéo và ứng suất nén không đều

- Đỉnh vòm của vòng vòm chính nên hơi thấp hơn hoặc tiếp xúc vởi mặt đáy thân máng

- Vòng vòm chính của vòm bản có thể lấy mặt cắt ngang kiểu đặc hoặc kiểu hồm rỗng Chiều dày bản đỉnh, bản đáy của vòng vòm chính vòm bản kiểu rỗng không được nhở hơn 8 cm, chiều dày bản bụng hai bên không được nhở hơn 9 cm, diện tích rỗng ở bụng hòm nên bằng 50% ~ 70% toàn mặt cắt hòm

- Vòng vòm kiểu vòm sườn có thể áp dụng kết cấu vòm sườn kiểu phân cách không bản lề, hai hoặc ba bản lề, mặt cắt ngang vòm sườn có thể dùng hình chữ nhật, hình chữ I hoặc hình hộp Chiều dày đỉnh vòm ở vòm sườn mặt cắt chữ nhật nên lấy bằng 1/60 ~ 1/40 khẩu độ vòm, tỉ lệ giữa độ cao và độ rộng của mặt cắt nên

từ 1/5 ~ 2.5, giữa các sườn vòm theo chiều dọc cứ cách một cự ly nhất định, và tại các vị trí đặt thanh đỡ và đặt khớp nối trên sườn vòm nên đặt các dầm ngang liên kết cứng với sườn vòm Độ dài cạnh nhỏ nhất của mặt cắt các dầm ngang không được nhỏ hơn 1/15 chiều dài của chúng Khoảng cách giữa các thanh đỡ trên sườn vòm có thể lấy từ 3 đến 6 m, hoặc lấy bằng 15 lần độ rộng sườn vòm

- Độ vượt vòm bụng của cầu máng kiểu vòm bụng tường ngang, rỗng nên bằng 1/15 ~ 1/8 độ vượt của vòng vòm chính Khi độ vượt của vòng vòm chính lớn thì lấy trị số nhỏ.Vòm bụng có thể làm vòm đơn tròn hoặc bán tròn có độ dày đều

Độ dày vòm bụng bằng đá xây vữa không được nhỏ hơn 30 cm, bằng bê tông không được nhỏ hơn 15 cm

- Cần đặt khe biến dạng đứng giữa 2 đầu kết cấu trên vòm của vòm bụng đặc với đài máng, khi khẩu độ vòng vòm chính lớn cần đặt khe biến dạng hướng đứng tại vị trí đỉnh vòm, tại bộ phận phía trên của đỉnh trụ máng ở cầu máng kiểu vòm bụng đặc cần đặt khe biến dạng hướng đứng Tại lỗ bụng tiếp giáp giữa cầu máng kiểu bụng rỗng với đài mố trụ cần làm vòm ba bản lề, các vòm bụng khác nên dùng vòm ba bản lề hoặc hai bản lề Kết cấu phía trên các mặt cắt bản lề đều nên đặt khe biến dạng đứng

- Giữa vòng vòm chính của vòm không bản lề với đài trụ cần dùng liên kết cứng Trên nền đất mềm chưa được xử lý tốt thi không được sử dụng kết cấu vòm không khớp nối Việc thiết kế kết cấu khớp nối trên vòng vòm chính vòm 3 khớp hoặc 2 khớp cần đảm bảo tác dụng của khớp nối

- Vòng vòm chính của cầu máng kiểu vòm xây dựng ở vùng giá lạnh, cần có

tỉ suất an toàn tương đối lớn và hệ số trục vòm tương đối nhỏ, các kiến trúc trên vòm và giải pháp cấu tạo cần đáp ứng được yêu cầu biến dạng nhiệt tương đối lớn’’ Trong điều 5.3.6 của tiêu chuẩn SL 482-2011quy định như sau: "Cầu máng kiểu dầm và khung kiểu dầm cần đảm bảo các yêu cầu sau đây :

- Khung đỡ kiểu dầm nên lấy tỉ suất an toàn bằng 1/10 ~ 1/5, cự ly giữa các khung đỡ từ 4 ~ 6 m

- Khung đỡ kiểu dầm thường lấy tỉ suất an toàn bằng 1/6 ~ 1/3, vị trí các thanh đứng cần bố trí sao cho trị số mô men uốn hướng dọc của thân máng giữa các đoạn gần bằng nhau và khoảng cách giữa chúng không nên nhỏ dưới 5m Tuyến trục vòm cong trên của khung đỡ kiểu dầm hạ nên dùng đường parabon bậc 2 ( hoặc dùng vòm tuyến gãy hoặc khung cong bình hành ), tỉ suất an toàn cao nên lấy từ 1/10 ~ 1/5

- Tuyến trục thanh huyền hình vòm của vòm khung đỡ nên dạng đường parapol bậc 2 hoặc đường zích zắc Khoảng cách giữa các khung đỡ nên bằng 1/15

~ 1/10 chiều dài nhịp, chiều rộng mặt cắt các thanh vòm khung đỡ nên bằng 20~50

cm, chiều cao mặt cắt thanh huyền dưới của khung đỡ kiểu vòm trên nên bằng 1/85

~ 1/70 khẩu độ máng, tỉ suất độ cứng giữa thanh huyền dưới và thanh huyền trên nên lớn hơn 6, tỉ suất độ cứng giữa thanh bụng và thanh huyền trên nên nhỏ hơn 1

Tỉ suất độ cứng của thanh huyền trên và dưới của khung đỡ vòm kiểu vòm kép nên lấy từ 3 ~ 4, chiều rộng mặt cắt thanh đứng không được lớn hơn chiều cao mặt cắt

thanh huyền dưới Kích thước các thanh vòm khung đỡ giữa và dưới có thể tham khảo các quy định trên

- Giữa các tấm khung đỡ nên dùng thanh liên kết theo phương ngang để liên kết cứng thành kết cấu hoàn chỉnh

Trong điều 5.3.7của tiêu chuẩn SL 482-2011 quy định như sau: “ Các kết cấu chịu lực phía dưới như khung xếp, mố máng hoặc chân mố trụ cần phù hợp các quy định dưới đây :

- Khi chiều cao khung xếp nhỏ dưới 20 m thì dùng khung đơn, khi cao từ 20 đến 35m thì dùng khung kép Khung xếp kiểu chữ A thì nên bố trí trên một hướng thuận theo hướng cầu máng hoặc theo hướng ngang của cầu máng Phần dưới của khung xếp phía chịu tác dụng dòng nước xói nên dùng trụ đặc kiểu trọng lực (mố trụ kiểu hỗn hợp) hoặc trụ trọng lực toàn bộ Ở cầu máng mà nền xử lý bằng nền cọc thì nên dùng giá máng kiểu trụ cọc Tải trọng tác dụng thẳng đứng trên khung xếp sẽ tổ hợp vào trung tâm thông qua khung xếp, giữa đáy trụ khung xếp và nền hoặc trụ trọng lực cần được liên kết cố định, khi có yêu cầu đặc biệt có thể liên kết kiểu bản lề

- Khi trụ máng kiểu trọng lực có chiều cao từ 8 đến 15m thì nên dùng trụ đặc đá xây hoặc bê tông, khi có chiều cao từ 15m đến 40m thì dùng trụ trọng lực rỗng bụng bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép Chiều dày thành trụ của trụ trọng lực rỗng bụng BTCT không được nhỏ dưới 30 cm, với trụ bê tông không được nhỏ dưới

50 cm Dưới mũ của trụ rỗng bụng nên đặt một đoạn quá độ bụng đặc Trong trụ rỗng bụng, cứ cách 2.5 ~ 4.0 m theo chiều cao tùy tình hình phân bố ứng suất bố trí tấm bản hoặc dầm ngang bằng bê tông cốt thép dạng nằm ngang, hoặc đặt tấm bản cách thẳng đứng theo hướng dọc

- Đối với cầu máng kiều liên vòm đa nhịp cứ cách 3 ~ 5 nhịp đặt một trụ gia cường Chiều dày ở đỉnh trụ giữa bằng bê tông ở cầu máng kiểu vòm có nhịp vòm 2 đầu đối xứng nên lấy bằng 1/25~ 1/15 nhịp vòm, trụ giữa bằng đá xây thì chiều dày đỉnh mố trụ giữa nên lấy bằng 1/20~1/10 nhịp vòm, và không được nhỏ dưới 80 cm Khi nhịp vòm 2 đầu không đối xứng thì cần phải căn cứ điều kiện chịu lực của nền

và thân trụ để điều chỉnh cao trình và tỉ suất an toàn của chân vòm (và đỉnh trụ) ở vòm 2 đầu

- Đối với đài máng cần căn cứ các điều kiện về địa chất và cao độ đài máng

để chọn hình thức kết cấu phù hợp như loại nhẹ, loại trọng lực , hình chữ U , hình

hòm, hoặc tổ hợp bản cọc v v Việc bố trí phải đảm bảo các yêu cầu về ổn định,

sức chịu tải và lún của nền Đài máng loại nhẹ và loại trọng lực có chiều cao không nên lớn hơn 5 m, phía lưng thân đài cần bố trí hệ thống lọc ngược tập trung nước và các lỗ tiêu nước giảm áp Đất đắp ở lưng đài cần có yêu cầu về hệ số đầm nén thiết

kế Trên bề mặt đài cần có biện pháp tiêu thoát và chống xói nước mưa ”

Trong điều 5.3.8 của tiêu chuẩn SL 482-2011 quy định như sau: " Hình thức

mố của thân máng kiểu dầm nhánh đơn nên lấy đầu phía cao trình thấp làm mố cố định, đầu kia làm mố di động Đối với thân máng kiểu dầm nhánh đơn nhiều nhịp, cần bố trí mố cố định và mố di động xen nhau Phần đỉnh trụ ( giá cầu) máng cùng

mố nên cùng hình thức mố cùng một bên … Mố cố định ở cầu máng loại vừa và nhỏ nên dùng mố bản thép phẳng hoặc mố cao su tấm, mố động nên dùng mố bản thép tiếp tuyến hoặc mố cao su kiểu tấm động Mố cố định ở cầu máng lớn nên dùng mố cao su kiểu chậu, mố động nên dùng mố động cao su kiểu chậu đơn hướng hoặc nhiều hướng ”

2.2.3 Về tính toán thủy lực.[17]

Về tính toán thủy lực trong điều 5.4.1 của tiêu chuẩn SL 482-2011 quy định như sau: " Nội dung tính toán thủy lực bao gồm việc chọn độ dốc dọc thân máng, xác định kích thước mặt cắt thân máng, thông qua tính toán đường mặt nước để xác định cao trình dọc đáy máng, cụ thể cần phù hợp các quy định sau đây :

- Độ dốc đáy máng phải dốc đều (trừ cầu máng tháo lũ), lưu tốc thiết kế trong máng nên từ 1.0 ~ 2.5 m/s

- Mặt cắt thân máng phải đảm bảo yêu cầu khi tăng lưu lượng dẫn vẫn có đủ

độ vượt cao ở thành máng Độ vượt cao ở máng mặt cắt chữ nhật khi dẫn lưu lượng thiết kế cần không được nhỏ hơn 1/12 độ sâu nước trong máng cộng thêm 0.05 m, ở máng mặt cắt chữ U không được nhỏ hơn 1/10 đường kính thân máng Khi dẫn lưu lượng tăng lớn thì độ chênh giữa mực nước trong máng với đỉnh thân máng không

có thanh giằng hoặc với đáy thanh giằng ở máng có thanh giằng không được nhỏ dưới 0.1 m Độ sâu nước trong máng ở đoạn tuyến tim máng lượn cong trên mặt phẳng cần lấy độ sâu nước lớn nhất trong máng tại đoạn máng cong

- Việc tính toán đường mực nước cần tính trước tổng độ dốc mặt nước trong máng khi dẫn lưu lượng thiết kế, nếu trị số này hơi nhỏ hơn hoặc bằng trị số cho phép theo quy hoạch hệ thống kênh phân cho cầu máng, căn cứ vào đó để sơ bộ xác định cao trình đáy máng tại đầu, cuối thân máng và đáy kênh tại cửa ra cùa cầu máng Khi dẫn lưu lượng tăng lớn thì trị số mực nước dềnh khi vào máng tính toán

từ cao trình đáy kênh tại cửa ra của càu máng không được vượt quá 1% ~ 3% độ sâu nước trong kênh tại trước cần máng, mặt nước trong máng không được có hiện tượng hạ thấp hoặc dâng cao tương đối lớn, nếu không phải tiến hành tính toán lại theo các bước trên

- Cao trình đáy tại đầu ra của cầu máng xây dựng ở vùng hàn đới giá lạnh nên cao hơn cao trình đáy kênh tại đó, hoặc nếu không thì cần lắp một van xả đáy tại đầu ra của máng

- Các công thức tính toán thiết kế về thủy lực xem phụ lục B.1 của tiêu chuẩn

- Xói lở ở chần trụ cầu máng bao gồm xói lở diễn biến tự nhiên ở lòng sông,

xói lở bình thường và xói cục bộ ở mặt cắt sông dưới máng, các phương pháp và công thức tính toán xem các quy định ở chương 7 JTG C30 - 2002”

Trong điều 5.4.2 quy định : " Đối với cầu máng quan trọng, loại lớn, các vấn

đề về năng lực dẫn nước, các tổn thất đầu nước, trạng thái biễn biến đường mặt nước và các biện pháp phòng chống các hiện tượng gây sóng, xoáy nước, dềnh nước, rơi nước có thể xảy ra trong máng thì phải được luận chứng thông qua các thí nghiệm mô hình thủy công’’

Trong điều 5.4.3 quy định : " Khi có các thay đổi về vật liệu sử dụng để mở rộng, cải tạo thân cầu máng hoặc gia cố lòng sông (kênh) dưới cầu máng cần tính toán kiểm tra các trị số về hệ số nhám thay đổi’’

2.2.4 Về tính toán thiết kế kết cấu cầu máng [17]

Trong điều 5.5.1 quy định về thiết kế kết cấu cầu máng như sau: " Kết cấu cầu máng cần thỏa mãn các yêu cầu về cường độ, độ cứng, tính ổn định, độ bền, chống

hoặc hạn chế nứt nẻ, cầu máng ở vùng giá lạnh cần có yêu cầu về tính chống đông theo quy định QP SL 211- 2006

Trong điều 5.5.2 quy định như sau: " Cầu máng có các bộ phận cấu kiện độc lập nhau như kết cấu dẫn nước ở trên, kết cấu giằng đỡ ở dưới và nền móng thì cần căn cứ quan hệ truyền lực và hình thức kết cấu cụ thể của các bộ phận để phân tích kết cấu từng bộ phận Cầu máng kiểu vòm kết hợp và các loại cầu máng khác mà thân máng bên trên cùng liên kết chịu lực với các kết cấu bên dưới thì cần tiến hành phân tích kết cấu theo dạng kết cấu chỉnh thể ”

Trong điều 5.5.3 quy định về các tải trọng tác dụng lên cầu máng : " Các tải trọng tác dụng trên cầu máng có thể chia làm 3 loại là tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời và tải trọng đặc biệt ”

Trong điều 5.5.5 quy định về tổ hợp tải trọng như sau : " Khi thiết kế cần tiến hành tổ hợp các tải trọng có thể đồng thời tác dụng lên cầu máng Đối với cầu máng quan trọng, đặc biệt khi cần thiết phải xem xét các tổ hợp tải trọng bất lợi khác có thể có ”

Trong điều 5.5.6 của tiêu chuẩn SL 482-2011 quy định về tính toán thiết kế cầu máng như sau: "Nội dung tính toán kết cấu thân cầu máng kiểu dầm chủ yếu bao gồm: tính toán nội lực trên mặt cắt theo phương dọc và phương ngang, kiểm tra cường độ trên mặt cắt ngang và mặt cắt xiên, kiểm tra chống nứt (hoặc hạn chế nứt)

và kiểm tra độ võng Phải căn cứ vào hình thức cụ thể của kết cấu để lựa chọn phương pháp tính toán tương ứng phù hợp với qui định sau:

- Với cầu máng chữ nhật (bao gồm cả chữ U), nếu tỷ số giữa nhịp và bề rộng không nhỏ hơn 4 có thể tính theo lý thuyết dầm, nếu tỷ số giữa nhịp và bề rộng nhỏ hơn 4 phải dùng phương pháp lý thuyết đàn hồi, giải bài toán không gian, thân cầu máng cấp 4, cấp 5 cũng có thể tính toán gần đúng theo lý thuyết dầm

- Khi tỉ số chiều dài nhịp với chiều rộng thân máng không lớn hơn 5, thì cần thiết kế theo cấu kiện chịu uốn sâu Nội lực của cấu kiện chịu uốn sâu nhịp đơn có thể tính theo dầm đơn thông thường Nội lực của cấu kiện uốn sâu liên tục, khi tỉ số nhịp nhỏ hơn 2,5 thì nên tính toán theo phương pháp lý luận đàn hồi Khi tỉ số nhịp không nhỏ hơn 2,5 thì nên tính theo dầm liên tục thông thường Tính toán cường độ