(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước

(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước(Luận văn thạc sĩ) - Nghiên cứu kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BÙI VĂN TRUNG NGHIÊN CỨU KẾT CẤU CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC CĂNG TRƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BÙI VĂN TRUNG NGHIÊN CỨU KẾT CẤU CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC CĂNG TRƯỚC Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60580202 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS VŨ HOÀNG HƯNG HÀ NỘI, NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Bùi Văn Trung i LỜI CÁM ƠN Sau thời gian thực hiện, với nỗ lực thân với giúp đỡ tận tình Thầy bạn bè đồng nghiệp, Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu kết cấu cầu măng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước” hoàn thành Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, Phòng đào tạo Đại học Sau đại học, Bộ môn Kết cấu cơng trình, Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thuỷ Lợi giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho học viên thời gian thực Luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, giúp đỡ tận tình PGS.TS.Vũ Hồng Hưng, tận tình hướng dẫn tác giả có ý kiến quý báu trình thực Luận văn Thầy tạo điều kiện tốt cho học viên trình học tập hồn thành Luận văn Tác giả chân thành cám ơn đồng nghiệp bạn bè nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trình học tập thực Luận văn Do lực thân nhiều hạn chế, chắc chắn Luận văn không tránh khỏi thiếu sót Tác giả kính mong Thầy Cơ chỉ bảo, đồng nghiệp đóng góp ý kiến để tác giả có thể hồn thiện, tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU v Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc Luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC 1.1 Tổng quan cầu máng xi măng lưới thép [6] 1.1.1 Khái quát chung 1.1.2 Các hình dạng kết cấu cầu máng xi măng lưới thép 1.1.3 Phương pháp tính tốn cầu máng xi măng lưới thép 14 1.2 Tổng quan kết cấu ứng suất trước [6][7][8] 16 1.2.1 Khái quát cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước 16 1.2.2 Phương pháp tạo ứng suất trước 17 1.2.3 Phương pháp tính tốn cầu máng XMLT-ƯST 19 Kết luận Chương 23 CHƯƠNG TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG CỦA CẦU MÁNG XMLT-ƯST CĂNG TRƯỚC 24 2.1 Đặt vấn đề 24 2.2 Mơ hình CM-XMLT-UST 25 2.2.1 Mô tả kết cấu cầu máng chữ U [6] 25 2.2.2 Mơ hình hóa kết cấu cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước 25 2.2.3 Chỉnh sửa mơ hình CM-XMLT-UST 27 2.2.4 Lập trình tính kết cấu cầu máng ngơn ngữ APDL 28 2.2.5 Tính toán chuyển vị, ứng suất cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước 29 2.2.6 Kiểm tra độ tin cậy chương trình 33 2.3 So sánh kết ứng suất, chuyển vị CM-XMLT-ƯST căng trước căng sau 34 iii 2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng lực căng cáp đến trạng thái ứng suất biến dạng cầu máng 35 2.4.1 Số liệu tính tốn CM-XMLT-ƯST căng trước 35 2.4.2 Bảng tra chuyển vị, ứng suất cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước 36 2.5 Ảnh hưởng chiều dày đáy máng đến khả chịu lực cầu máng 46 2.6 Lựa chọn sơ kích thước CM-XMLT-ƯST căng trước 53 2.6.1 Nguyên tắc chung 53 2.6.2 Lựa chọn kích thước phận cầu máng 54 Kết luận Chương 55 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG KẾT CẤU ỨNG SUẤT TRƯỚC CĂNG TRƯỚC CHO CẦU MÁNG BẢN THÍN – LẠNG SƠN 56 3.1 Quy mơ cơng trình 56 3.2 Lựa chọn phương án kết cấu thân máng 56 3.2.1 Cơ sở tính tốn 56 3.2.2 Số liệu tính tốn 57 3.2.3 Kết tính tốn 58 3.2.4 Chọn thép ứng suất trước 58 3.2.5 Tính tổn hao ứng suất trước 59 3.2.6 Kết tính tốn ứng suất thời gian khai thác 61 3.2.7 Bố trí cốt thép 62 Kết luận Chương 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 Kết luận 64 Kiến nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1 Sơ đồ kết cấu cầu máng Hình Hình dạng mặt cắt thân máng Hình Cấu tạo thân máng Hình Hình dạng kết cấu thân máng XMLT chữ U 12 Hình Cấu tạo mố biên 12 Hình Các loại mố trụ cầu máng 13 Hình Các loại khe co giãn thường dùng 13 Hình Sơ đồ áp lực nước 14 Hình Tác dụng lực căng trước 17 Hình 10 Phương pháp căng trước 18 Hình 11 Phương pháp căng sau 18 Hình Kết cấu thân máng 25 Hình 2 Mơ hình cầu máng chữ U nhịp đơn L =10 m 30 Hình Mặt cắt ngang CM-XMLT-ƯST 30 Hình Phân bố chuyển vị đứng UY mặt cắt nhịp CM-XMLT-ƯST 31 Hình Phân bố ứng suất dọc SZ mặt cắt nhịp CM-XMLT-ƯST 31 Hình Mặt cắt ngang CM-XMLT-ƯST căng trước 33 Hình Đường biểu diễn ứng suất SZ theo chiều dài máng đáy máng mặt cắt nhịp tổ hợp tải trọng TH gây 38 Hình Đường biểu diễn chuyển vị UY theo chiều dài L đáy máng mặt cắt nhịp tổ hợp tải trọng TH gây 39 Hình Đường biểu diễn ứng suất SZ theo chiều dài máng đáy máng mặt cắt nhịp tổ hợp tải trọng TH gây 41 Hình 10 Đường biểu diễn chuyển vị UY theo chiều dài L đáy máng mặt cắt nhịp tổ hợp tải trọng TH gây 42 Hình 11 Đường biểu diễn ứng suất SZ theo chiều dài L đáy máng mặt cắt nhịp tổ hợp tải trọng TH gây 44 Hình 12 Đường biểu diễn chuyển vị UY theo chiều dài đáy máng mặt cắt nhịp tổ hợp tải trọng TH gây 45 Hình 13 Đường biểu diễn ứng suất SZ theo chiều dài máng đáy máng mặt cắt nhịp tổ hợp tải trọng TH gây 48 v Hình 14 Đường biểu diễn chuyển vị UY theo chiều dài máng đáy máng mặt cắt nhịp tổ hợp tải trọng TH gây 49 Hình 15 Đường biểu diễn ứng suất SZ theo chiều dài máng đáy máng mặt cắt nhịp tổ hợp tải trọng TH gây 51 Hình 16 Đường biểu diễn chuyển vị UY theo chiều dài máng đáy máng mặt cắt nhịp tổ hợp tải trọng TH gây 52 Hình 3.1 Mặt cắt ngang cầu máng Bản Thín 57 Hình 3.2 Bố trí cốt thép cầu máng ỨST thép cầu máng thường 62 vi DANH MỤC HÌNH Bảng 1.1 Ứng suất kéo trước giới hạn k (daN/cm2) 19 Bảng 1.2 Tổ hợp tổn hao ƯST giai đoạn 22 Bảng 2.1 Chuyển vị đứng UY mặt cắt nhịp CM-XMLT-ƯST 32 Bảng 2.2 Ứng suất mặt cắt nhịp CM-XMLT-ƯST 32 Bảng 2.3 Chuyển vị UY mặt cắt nhịp CM-XMLT-ƯST 33 Bảng 2.4 Ứng suất SZ mặt cắt nhịp CM-XMLT-ƯST 33 Bảng 2.5 So sánh ứng suất SZ mặt cắt nhịp CM-XMLT-ƯST .34 Bảng 2.6 So sánh chuyển vị đứng UY mặt cắt nhịp CM-XMLT-ƯST 34 Bảng 2.7 Kích thước mặt cắt ngang CM-XMLT-ƯST căng trước 35 Bảng 2.8 Ứng suất SZ đáy cầu máng ứng với R=0,6 m 37 Bảng 2.9 Chuyển vị UY đáy máng mặt cắt nhịp cầu máng với R=0,6 38 Bảng 2.10 Ứng suất SZ đáy cầu máng ứng với R=0,8 m .40 Bảng 2.11 Chuyển vị UY đáy máng mặt cắt nhịp cầu máng ứng với R=0,8m 41 Bảng 2.12 Ứng suất SZ đáy cầu máng ứng với R=1,0 m .43 Bảng 2.13 Chuyển vị UY đáy máng mặt cắt nhịp cầu máng với R=1,0m 44 Bảng 2.14 Kích thước mặt cắt ngang CM-XMLT-ƯST căng trước 46 Bảng 2.15 Ứng suất SZ đáy cầu máng ứng với t0=0.2 m 47 Bảng 2.16 Chuyển vị UY đáy máng mặt cắt nhịp cầu máng ứng với t0=0.2m 48 Bảng 2.17 Ứng suất SZ đáy cầu máng ứng với t0=0.25 m 50 Bảng 2.18 Chuyển vị UY đáy máng mặt cắt nhịp cầu máng ứng với t0=0.25m 51 Bảng 3.1 Bảng xác định tổn hao h5 h7 60 Hình 3.2 Bố trí cốt thép cầu máng ỨST thép cầu máng thường 62 vii DANH MỤC VIẾT TẮT CTTL : Cơng trình thủy lợi XMLT : Xi măng lưới thép BTCT : Bê tông cốt thép CM-XMLT : Cầu máng - Xi măng lưới thép ƯST : Ứng suất thép CM-XMLT-ƯST : Cầu máng - Xi măng lưới thép -Ứng suất thép XMLT-ƯST : Xi măng lưới thép -Ứng suất thép viii - Đặc trưng học vật liệu XMLT M300: Mơđun đàn hồi = 2,78×107 kN/m2, hệ số Poisson = 0,167, khối lượng riêng =2,1582 T/m3; - Tham số vật liệu làm cáp lực căng cáp: Mơđun đàn hồi = 1,97×108 kN/m2, hệ số Poisson = 0,3, khối lượng riêng = - Áp lực nước tác dụng vào lòng máng với giả thiết bất lợi máng đầy nước Hgt = 1,1 m, khối lượng riêng = T/m3  Trường hợp tính tốn: Tính tốn kết cấu thân máng theo tốn khơng gian với trường hợp: Máng vận chủn nước với cột nước lớn nhất, gió thổi ngang thân máng: TH = 1,05TLBT + 1,1ALN + 1,3ALG 3.2.3 Kết tính tốn Từ kích thước mặt cắt ngang máng cho hình 3.1, với chiều dày đáy máng t=0.2m, chiều dài máng L=14m Dựa vào chương 2, dùng bảng tra 2.15; bảng tra 2.16 biểu đồ quan hệ ta tra lực căng cáp: LNT* = 500 kN (Trường hợp tính tốn cầu máng Bản Thín-Lạng Sơn ta lựa chọn lực nén trước cho ứng suất SZ đáy cầu máng, chuyển vị UY đáy máng mặt cắt nhịp nhỏ Khi cầu máng chịu nén kéo nhất, cầu máng gần nằm ngang.) Chuyển vị đứng UY mặt cắt nhịp đáy máng: 0.003m Ứng suất SZ mặt cắt nhịp đáy máng: 44.4 kN/m2 3.2.4 Chọn thép ứng suất trước Chọn thép ƯST dựa vào lực nén trước tối thiếu LNT-A trừ tổn hao ứng suất, để chọn loại thép diện tích tiết diện thép ƯST Chọn thép cáp nhóm K-7 có đường kính mm (6K7-1500) có tổng diện tích tiết diện ngang Aat=5×7×0,283=9,905cm2, có cường độ chịu kéo tiêu chuẩn R cat =15000 daN/cm2 Ứng suất khống chế chịu kéo căng cốt thép căng trước lấy k = 0,8 R cat = 0,8×15000 = 12000 daN/cm2, tổng lực căng trước chưa trừ tổn hao ứng suất: LNT = Aatk = 9,905×12000= 118860 daN = 1188, 60 kN > LNT*= 500 kN 58 3.2.5 Tính tổn hao ứng suất trước Trong chương 1: Tổng quan cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước, bảng 1.2, Mục 1.2.3.2 tính tốn tổn hao ứng suất trước, ta tổ hợp tổn hao UST giai đoạn Trong luận văn ta tính tổn hao theo phương pháp căng trước Tổ hợp tổn hao ƯST giai đoạn Tổ hợp tổn hao ƯST Phương pháp căng trước - Tổn hao trước thân máng h1 + h3 + h4 + h5 + chịu nén trước hI (nhóm I) h6 - Tổn hao sau thân máng h7 chịu nén trước hII (nhóm II) Phương pháp căng sau h1 + h2 h5 + h6 + h7 Tính tổn hao ứng suất trước theo phương pháp căng trước - Tổn hao biến dạng bệ neo h1: Dùng thiết bị neo JM12 kẹp thép ƯST thép bện có L=3,5 mm L 0,35  1,97  106 h1  E at  =492,5 daN/cm2 L 14  100 - Tổn hao ma sát h3: Vì thép ƯST bố trí thẳng nên h3 = - Tổn hao co ngót bê tơng h4: Tổn hao co ngót vữa xi măng lưới thép xác định theo công thức: h4 = cEat = 0,00006×1,97×106 = 118,2 daN/cm2 - Tổn hao co chùng cốt thép h6: Tổn hao chùng thép ƯST xác định theo cơng thức: h6 = 0,035×k = 0,035×12000 = 420 daN/cm2 59 Bảng 3.1 Bảng xác định tổn hao h5 h7 Đại lượng TT Đơn vị Bước Bước Bước daN/cm2 12000 12000 12000 cm2 9,905 9,905 9,905 Ứng suất khống chế k Diện tích cáp căng trước Aat Tổn hao hệ neo h1 daN/cm2 492,5 492,5 492,5 Tổn hao co ngót vữa XM h4 daN/cm2 118,2 118,2 118,2 Tổn hao từ biến vữa XM h5 daN/cm2 200,0 314,6 309,3 Tổn hao chùng cốt thép h6 daN/cm2 420,0 420,0 420,0 Tổn hao vữa xi măng bị ép co h7 daN/cm2 200,0 267,6 263,0 Tổng tổn hao h =hi (i=1,7) daN/cm2 1430,7 1621,9 1603 Ứng suất căng trước k - h = (1)-(8) daN/cm2 10569,3 10378,1 10397 10 Tổng lực căng trước LNT =(9)×(2) 11 LNT=(10)/LNT*=(10)/50000 12 daN 104688 102795 102982 LNT* 2,09 2,05 2,06 ỨS nén vị trí cáp b5 LNT* daN/m2 31,234 31,234 31,234 13 ỨS nén b6 LNT = (11)×(12) daN/cm2 65,27 64,02 64,34 14 Tỷ số b6/ Rb=b6/180 0,2098 0,2062 0,2064 15 Tổn hao từ biến h5 543,91 309,3 309,6 16 Eat/Eb=1,97×106/2,78×105 7,0863 7,0863 7,0863 462,52 453,66 455,93 daN/cm2 Tổn hao vữa xi măng bị ép co 17 daN/cm2 h7=(16)×(13) Bước 1: Sơ chọn h5 = 200 daN/cm2 h7 = 200 daN/cm2, nhập tổn hao vào bảng 3.1 từ dòng đến dòng 7, tổng tổn hao ứng suất bước h = hi = 1430,7 daN/cm2 + Ứng suất căng trước sau trừ tổn hao k - h = 10569,3 daN/cm2 + Tổng LNT = 2,09LNT* 60 Từ chương cho thấy ứng suất nén vữa xi măng vị trí căng cáp lực nén trước LNT* = 500 kN có b5=31,234 daN/m2 nhập vào dòng 12 lực nén bê tơng LNT = 2,09LNT* ta có b6=2,09×31,234 = 65,27 daN/cm2 cho dòng 13 bảng 3.1 Sau thi công đợi cho bê tông đạt đến cường độ Rb=180 daN/cm2, ta có tỷ số b6/Rb = 0,2098 < 0,75, thay vào công thức 1.8b với = ta tìm tổn hao từ biến: h5  1500 1 65, 27 / 180  543,91 daN/cm2 Tổn hao bê tông bị ép co: h7= Eat 1,97 106 Sb6   65, 27  7,0863  65, 27 = 462,52 daN/cm2 Eb 2,78 10 Bước 2: Nhập h5 = 543,91 h7 = 462,52 vào dòng dịng bước 2, ta tìm h5 = 309,3 h7 = 453,66 lại tự nhập vào dòng dòng bước Vậy sau bước lặp tổng ứng suất tổn hao thép ƯST: h=hi= 492,5+118,2+309,3+420+455,93=1795,93 daN/cm2 Tổng lực căng trước trừ tổn hao ứng suất: LNT-B = (12000-1795.93)×9,905=1010,71 daN = 1010,71 kN lớn lực căng yêu cầu để đáy máng không bị nứt 500 kN Như tổn hao lực căng trình căng cáp ƯST theo tính tốn 1188,6 – 1010,71 = 147,98 kN (xấp xỉ 14,9%) 3.2.6 Kết tính tốn ứng suất thời gian khai thác Khi tất tổn hao ƯST xuất tổng lực căng trước trừ tổn hao LNT-B = 1010,71 kN, máng chưa chịu áp lực nước tải trọng người đi, trường hợp giá trị ứng suất chuyển vị nhịp máng ứng với tổ hợp tải trọng: TH1-B = TLBT+LNT-B = TLBT+2,06LNT* cho bảng 2.15 bảng 2.16 Từ bảng cho thấy chưa chịu tải đáy máng chịu nén, ứng suất nén đáy máng SZ = -44,4 daN/m2 > Rn= -140 daN/m2 Chuyển vị đứng đáy máng UY = 0.003 m 61 Trong trường hợp tổn hao ƯST xuất tổng lực căng trước trừ tổn hao LNT-B =1010,71 kN, máng chịu áp lực nước tải trọng người đi, giá trị ứng suất chuyển vị mặt cắt nhịp máng ứng với tổ hợp tải trọng: TH2-B=TLBT+ALN+ND+LNT-B=TLBT+ALN+ND+2,06LNT* cho bảng 2.15 bảng 2.16 Từ bảng cho thấy chưa chịu tải đáy máng chịu nén, ứng suất nén đáy máng SZ = -121 daN/m2 > Rn= -140 daN/m2 Chuyển vị đứng đáy máng UY = 0.0025 m Vậy máng không bị nứt, thỏa mãn điều kiện cường độ độ cứng 3.2.7 Bố trí cốt thép Bố trí cốt thép thường thép ƯST thân máng vỏ mỏng tiết diện chữ U thể hình 3.2 Thép ƯST bố trí dọc theo đáy máng gồm thép bện 6K-7 dùng phương pháp căng trước Ở vách máng bố trí 18 thép theo phương dọc có đường kính 10, thép ngang thép hướng vịng dùng 8 với khoảng cách a= 200 mm Ở đường người tai máng bên bố trí 46 thép dọc, thép ngang dùng 8 đặt cách a = 150 mm Trong giằng thép dọc bố trí 210, thép đai dùng a250 200 1200 1200 40 00 =6 Ro a250 150 700 18 10 200 H=1300 200 125 a150 10 150 a200 00 =6 Ro K-7 500 K-7 Hình 3.2 – Bố trí cốt thép cầu máng ỨST thép cầu máng thường 62 Kết luận Chương Sử dụng ƯST vào CM-XMLT tính tốn giảm đáng kể độ võng cầu máng ứng suất kéo đáy máng ứng suất nén tai máng giảm theo Đồng thời đảm bảo CM-XMLT ƯST làm việc an toàn không vượt khả chịu kéo loại vật liệu XMLT thông dụng Đặc biệt thời gian cầu máng khơng chịu tải thân máng thường chỉ có ứng suất nén nên giảm biến dạng ứng suất từ biến giúp tăng tuổi thọ cơng trình Như với tính chất đặc thù vật liệu XMLT nên việc sử dụng ƯST cho kết cấu XMLT có nhiều lợi so với loại kết cấu khác Điều có ý nghĩa việc thiết kế chế tạo CM-XMLT ƯST-CT 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận (1) CM-XMLT-ƯST có thể coi loại kết cấu cơng trình thủy lợi Việt Nam Những cầu máng xây dựng CM-XMLT cầu máng BTCT có khơng có ƯST Việc sử dụng ƯST vào CM-XMLT có thể giảm đáng kể độ võng cầu máng ứng suất kéo đáy máng ứng suất nén tai máng Điều có ý nghĩa việc thiết kế chế tạo CM-XMLT có nhịp lớn (2) Luận văn chỉnh sửa chương trình chuyên dụng xác định trạng thái biến dạng ứng suất CM-XMLT-ƯST căng trước nhịp đơn tiết diện chữ U có chiều dài nhịp kích thước mặt cắt ngang tùy ý ngơn ngữ lập trình tham số (APDL) trường hợp đặc biệt sử dụng cho CM-XMLT thường (không ƯST) Các liệu vào nhập qua cửa sổ giao diện với người sử dụng kết xuất nhờ chức phần mềm ANSYS nên dễ dàng, thuận tiện cho người sử dụng mà khơng gặp khó khăn (3) Tác giả tính tốn thực nghiệm máy tính cho hàng trăm tốn kết cấu máng XMLT-ƯST với có chiều dài nhịp máng thay đổi từ L = 10 m đến L = 24 m với bội số m Để có thể sử dụng linh hoạt bảng tính ứng suất chủn vị tính tốn thiết kế chế tạo, người sử dụng chỉ cần chọn trước mặt cắt ngang thích hợp theo yêu cầu lưu lượng nước cần chuyển qua máng tra bảng hay biểu đồ ứng suất SZ độ võng UY ứng với chiều dài máng Nếu chiều dài máng không trùng với chiều dài có bảng có thể lấy gần cách nội suy tuyến tính ứng suất chuyển vị hai chiều dài nhịp lân cận Kiến nghị Các kết nghiên cứu luận văn có thể áp dụng thiết kế chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước căng trước cho cơng trình dẫn nước Việt Nam 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Thành Hải, Cầu máng xi măng lưới thép, Bài giảng sau đại học ngành Cơng trình thủy, trường Đại học Thủy Lợi, Hà Nội, 2001 [2] Đề tài NCKH cấp Bộ, Nghiên cứu ứng dụng vật liệu công nghệ xây dựng máng xi măng lưới thép độ lớn, Bộ Nông nghiệp PTNT, 2003 [3] Tiêu chuẩn ngành thủy lợi 14-TCN 181:2006, Cơng trình thủy lợi - Cầu máng vỏ mỏng XMLT - Hướng dẫn tính tốn thiết kế kết cấu, 12/2006 [4] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9150:2012, Cơng trình thủy lợi - Cầu máng vỏ mỏng XMLT - Yêu cầu thiết kế, 12/2012 [5] Phạm Cao Tuyến, Kết cấu cầu máng xi măng lưới thép, Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Thủy Lợi, Hà Nội, 2000 [6] Phạm Cao Tuyến, Nghiên cứu kết cấu công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Thủy Lợi, 2017 [7] Nguyễn Tiến Chương, Kết cấu bê tông ứng suất trước, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2010 [8] Nguyễn Tiến Chương, Kết cấu bê tông ứng suất trước căng sau, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2014 [9] Vũ Hoàng Hưng, Nguyễn Quang Hùng, ANSYS – Phân tích kết cấu cơng trình thủy lợi thủy điện, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2012 65 PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH TÍNH CM-XMLT-ƯST FINISH /CLEAR /FILNAME,CMUST /VIEW,1,,,1 !Khong che huong va goc hien thi /ANG,1 /PLOPTS,DATE,0 !Tat hien thi thang tren vung hoa /TITLE,Cau mang vo mong xi mang luoi thep UST (Hn=0.2m) !NHAP SO LIEU DAU VAO L=10 !CHIEU DAI MANG Ro=0.6 !BAN KINH LONG MANG f=0.8 !CHIEU CAO DOAN DUNG THANH MANG t=0.04 !CHIEU DAY THANH MANG a=0.15 b=0.1 c=0.05 Hg=0.15 Bg=0.10 ng=5 !SO LUONG THANH GIANG Bs=0.15 Hs=a Bsg=0.12 Hsg=0.12 to=Hs do=0.5 So=0.35*Ro n=5 !SO LUONG DAY CAP Dd=0.02 !DUONG KINH DAY CAP Dc=0.02 EX_XM=3.2935E7 !MO DUN DAN HOI CUA VAT LIEU XMLT NUXY_XM=0.173 !HE SO POISSON DENS_XM=2.2 !KHOI LUONG RIENG FCB_XM=42700 !KN/M2, CUONG DO CHIU NEN XMLT FTB_XM=1549 !KN/M2, CUONG DO CHIU KEO EX_CAP=19.7E7 !MO DUN DAN HOI CUA DAY CAP NUXY_CAP=0.3 !HE SO POISSON CAP DENS_CAP=0 !KHOI LUONG RIENG CUA CAP HN=1.2 !MUC NUOC TRONG MANG LKC=0 !LUC KEO CAP, KN ANPHA=2E-5 !HE SO GIAN NO NHIET CUA DAY CAP AC=3.1416*DC*DC/4 !DIEN TICH MAT CAT NGANG CAP ND=LKC/(EX_CAP*AC*ANPHA*N) !NHIET DO DAY CAP !Xay dung mo hinh phan tu huu han /PREP7 66 ET,1,SOLID45 ET,2,LINK180 R,1 R,2,AC MP,EX,1,EX_XM MP,NUXY,1,NUXY_XM MP,DENS,1,DENS_XM DC1_30=2*FCB_XM/EX_XM D1_30=0.3*FCB_XM/EX_XM S1_30=0.3*FCB_XM D2_30=D1_30+0.5*(DC1_30-D1_30)/2 S2_30=(EX_XM*D2_30)/(1+(D2_30/DC1_30)**2) D3_30=D1_30+(1*(DC1_30-D1_30)/2) S3_30=(EX_XM*D3_30)/(1+(D3_30/DC1_30)**2) D4_30=D1_30+(1.5*(DC1_30-D1_30)/2) S4_30=(EX_XM*D4_30)/(1+(D4_30/DC1_30)**2) D5_30=DC1_30 S5_30=FCB_XM TB,MELA,1,1,5, TBPT,,D1_30,S1_30 TBPT,,D2_30,S2_30 TBPT,,D3_30,S3_30 TBPT,,D4_30,S4_30 TBPT,,D5_30,S5_30 !TB,CONC,1 !TBDATA,1,0.3,0.9,FTB_XM,FCB_XM ! MP,EX,2,EX_CAP MP,NUXY,2,NUXY_CAP MP,DENS,2,DENS_CAP MP,ALPX,2,ANPHA ! FLST,2,2,8 FITEM,2,0,0,0 FITEM,2,-Ro,0,0 CIRCLE,P51X, , , ,180, , KGEN,2,1,3,2, ,f, ,0 LSTR, 1, LSTR, 3, K,6,-(Ro+a),f,0 K,7,-(Ro+a),f-b,0 K,8,-(Ro+t),f-b-c,0 K,12,(Ro+t),f-b-c,0 K,13,(Ro+a),f-b,0 K,14,(Ro+a),f,0 FLST,2,2,8 FITEM,2,0,0,0 FITEM,2,-(Ro+t),0,0 CIRCLE,P51X, , , ,180, , LSTR, 4, LSTR, 6, 67 LSTR, 7, LSTR, 8, LSTR, 11, 12 LSTR, 12, 13 LSTR, 13, 14 LSTR, 14, FLST,2,2,8 FITEM,2,0,0,0 FITEM,2,-(Ro+a),0,0 CIRCLE,P51X, , , ,180, , LSTR, 7, 15 LSTR, 17, 13 K,18,-0.5*do,-(Ro+to),0 K,19,0.5*do,-(Ro+to),0 K,20,-(0.5*do+So),-(Ro+to),0 K,21,(0.5*do+So),-(Ro+to),0 K,22,-(0.5*do+So),0,0 K,23,(0.5*do+So),0,0 LSTR, 20, 22 LSTR, 21, 23 LSBL, 5, 19 LSBL, 6, 20 LSTR, 18, 24 LSTR, 19, 20 LSTR, 16, 18 LSTR, 16, 19 LSBL, 15, LSBL, 16, 20 FLST,2,4,4 FITEM,2,5 FITEM,2,6 FITEM,2,22 FITEM,2,26 LDELE,P51X, , ,1 LSTR, 18, 21 LSTR, 21, 24 LSTR, 19, 22 LSTR, 22, 20 FLST,2,20,4 FITEM,2,1 FITEM,2,3 FITEM,2,7 FITEM,2,8 FITEM,2,9 FITEM,2,10 FITEM,2,21 FITEM,2,6 FITEM,2,5 FITEM,2,23 FITEM,2,24 FITEM,2,16 68 FITEM,2,20 FITEM,2,19 FITEM,2,11 FITEM,2,12 FITEM,2,13 FITEM,2,14 FITEM,2,4 FITEM,2,2 AL,P51X FLST,2,6,4 FITEM,2,9 FITEM,2,17 FITEM,2,25 FITEM,2,6 FITEM,2,21 FITEM,2,10 AL,P51X FLST,2,6,4 FITEM,2,12 FITEM,2,18 FITEM,2,15 FITEM,2,20 FITEM,2,19 FITEM,2,11 AL,P51X FLST,2,2,8 FITEM,2,0,0,0 FITEM,2,-(Ro+Hsg),0,0 CIRCLE,P51X, , , ,180, , K,,-(Ro+Hsg),f,0 K,,(Ro+Hsg),f,0 LSTR, 26, 10 LSTR, 25, 27 FLST,3,2,4,ORDE,2 FITEM,3,22 FITEM,3,27 ASBL, 2,P51X ! FLST,3,2,4,ORDE,2 FITEM,3,26 FITEM,3,28 ASBL, 3,P51X VEXT,1, , ,0,0,L,,,, CM,VOMANG,VOLU ! FLST,2,4,5,ORDE,3 FITEM,2,2 FITEM,2,4 FITEM,2,-6 VEXT,P51X, , ,0,0,Bs,,,, ! 69 CMSEL,U,VOMANG VGEN,2,ALL, , , , ,L-Bs, ,0 FLST,3,2,6 FITEM,3,2 FITEM,3,3 VGEN,ng,P51X, , , , ,(L-Bs)/ng, ,0 ! ALLSEL,ALL CMSEL,U,VOMANG CM,SUONNGANG,VOLU ALLSEL,ALL ! BLOCK,-Ro,Ro,f-Hg,f,0,Bg CMSEL,U,VOMANG CMSEL,U,SUONNGANG VGEN,ng+1,ALL, , , , ,(L-Bg)/ng, ,0 CMDELE,VOMANG CMDELE,SUONNGANG ALLSEL,ALL VGLUE,ALL VPLOT CM,CAUMANG,VOLU NUMMRG,ALL, , , ,LOW NUMCMP,ALL ! Lc=do-0.1 Bc=Dc+2*0.03 Hc=0.02 BLOCK,-0.5*Lc,0.5*Lc,-(Ro+0.6*Hs)+0.5*Bc,-(Ro+0.6*Hs)0.5*Bc,0,L ALLSEL VOVLAP,ALL NUMMRG,ALL ! WPROT,0,0,90 *DO,i,0,n-1 WPOFF,0,0,-0.5*(n-1)*(Lc-Dd-2*0.025)/(n-1)+i*(Lc-Dd2*0.025)/(n-1) VSEL,S,LOC,Y,-(Ro+0.6*Hs+0.5*Bc),-(Ro+0.6*Hs-0.5*Bc) VSBW,ALL WPAVE,0,0,0 *ENDDO WPROT,0,-90,0 WPOFF,0,0,-(Ro+0.6*Hs) VSEL,S,LOC,Y,-(Ro+0.6*Hs+0.5*Bc),-(Ro+0.6*Hs-0.5*Bc) VSBW,ALL ALLSEL,ALL WPSTYLE,,,,,,,,0 VPLOT VGLUE,ALL /PNUM,VOLU,1 70 /NUMBER,1 /VIEW,1,1,1,1 /REP,FAST !Chia luoi phan tu VATT, 1, 1, 1, ESIZE,0.05,0, MSHKEY,0 MSHAPE,1,3d VSEL,S,LOC,Y,-(Ro+0.6*Hs),-(Ro+0.6*Hs-0.5*Bc) VMESH,ALL allsel VSEL,S,LOC,Y,-(Ro+0.6*Hs+0.5*Bc),-(Ro+0.6*Hs) VSEL,U, , , 40 VMESH,ALL ALLSEL VSEL,U,LOC,Y,-(Ro+0.6*Hs+0.5*Bc),-(Ro+0.6*Hs-0.5*Bc) VMESH,ALL ALLSEL VSEL,S , , , 40 VMESH,ALL ALLSEL *DO,i,0,n-1 LSEL,S,LOC,X,-0.5*(n-1)*(Lc-Dd-2*0.025)/(n-1)+i*(Lc-Dd2*0.025)/(n-1) LSEL,R,LOC,Y,-(Ro+0.6*Hs) LATT,2,2,2, , , , LESIZE,ALL, , ,1, , , , ,1 LMESH,ALL ALLSEL,ALL *ENDDO NUMMRG,ALL EPLOT /VIEW,1,1,1,1 FINISH !Buoc 15: Gan dieu kien bien va tai /SOL ACEL,0,9.81,0, NSEL,S,LOC,Y,-(Ro+Hs),-(Ro+Hs) NSEL,R,LOC,Z,0,Bs NPLOT D,ALL,UX D,ALL,UY D,ALL,UZ ALLSEL,ALL NSEL,S,LOC,Y,-(Ro+Hs),-(Ro+Hs) NSEL,R,LOC,Z,L-Bs,L NPLOT D,ALL,UX D,ALL,UY ALLSEL,ALL 71 EPLOT ASEL,S,LOC,X,-Ro ASEL,A,LOC,X,Ro FLST,5,2,5,ORDE,2 FITEM,5,5 FITEM,5,-6 ASEL,A, , ,P51X NSLA,S,1 NSEL,R,LOC,Y,-Ro,-Ro+Hn NPLOT SFGRAD,PRES, ,Y,-Ro+Hn,-10, SF,ALL,PRES, ALLSEL,ALL EPLOT ALLSEL *DO,i,0,n-1 LSEL,S,LOC,X,-0.5*(n-1)*(Lc-Dd-2*0.025)/(n-1)+i*(Lc-Dd2*0.025)/(n-1) LSEL,R,LOC,Y,-(Ro+0.6*Hs) BFL,ALL,TEMP,-ND !GAN TAI NHIET DO VAO DAY CAP ALLSEL,ALL *ENDDO ALLSEL !Tinh toan /SOL /VIEW,1,,,1 /PSF,PRES,NORM,2,0, SOLVE TIME,1 DELTIM,0.1 FINISH /VIEW,1,1,1, /POST1 PLDISP,0 72 ... thép ƯST : Ứng suất thép CM-XMLT-ƯST : Cầu máng - Xi măng lưới thép -? ??ng suất thép XMLT-ƯST : Xi măng lưới thép -? ??ng suất thép viii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Kết cấu xi măng lưới thép (XMLT)... tiêu nghiên cứu Nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước (CM-XMLT-ƯST) căng trước Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Luận văn kết cấu CM-XMLT-ƯST... -0 .002 -0 .002 -0 .002 -0 .002 -0 .001 -0 .001 14 -0 .004 -0 .004 -0 .004 -0 .003 -0 .003 -0 .003 -0 .002 -0 .002 16 -0 .007 -0 .007 -0 .007 -0 .006 -0 .006 -0 .005 -0 .005 -0 .005 18 -0 .011 -0 .01 -0 .009 -0 .009 -0 .008