Nghiên cứu thực nghiệm cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn trên máy tính

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 49 (6/2015) 122
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CẦU MÁNG XI MĂNG LƯỚI THÉP 
ỨNG SUẤT TRƯỚC NHỊP LỚN TRÊN MÁY TÍNH 
Phạm Cao Tuyến1 
Tóm tắt: Dựa trên phần mềm ANSYS, bài báo đã tiến hành thiết kế mô phỏng kết cấu cầu máng 
XMLT-ƯST theo các tham số đã định. Thông qua phần mềm này tiến hành nghiên cứu thực nghiệm 
trạng thái ứng suất – biến dạng kết cấu cầu máng XMLT-ƯST với các tham số kích thước hình học, 
áp lực nước, lực căng cáp thay đổi từ đó xây dựng các quan hệ làm cơ sở cho việc lựa chọn vật liệu 
XMLT, loại cáp, số lượng cáp ứng suất trước phù hợp với từng loại kích thước cầu máng. 
Từ khóa: ANSYS, cầu máng, xi măng lưới thép, ứng suất trước, thực nghiệm 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Khi cầu máng cần vượt qua các nhịp lớn, giải 
pháp hữu hiệu để tăng khả năng chịu lực theo 
phương dọc của máng là sử dụng ứng suất trước 
(ƯST). Đối với kết cấu bê tông cốt thép ƯST, 
hiện nay có hai phương pháp căng cáp ƯST là: 
phương pháp căng trước và phương pháp căng 
sau. Do thân máng xi măng lưới thép (XMLT) 
có dạng vỏ trụ và chiều dày của thân máng rất 
mỏng, nên chỉ thích hợp với cốt thép ƯST đặt 
thẳng và dùng phương pháp căng sau. Với 
phương pháp căng sau dễ dàng khống chế được 
lực kéo căng cáp, cốt thép trong từng giai đoạn, 
nên cũng thuận tiện trong việc khống chế biến 
dạng và nứt, vấn đề được xem là nhạy cảm với 
kết cấu XMLT vỏ mỏng. 
Trong phương pháp căng sau, thân máng 
XMLT được thi công trước có chừa sẵn các lỗ 
tại vị trí bố trí cốt thép ứng suất trước, đợi cho 
thân máng đạt tới cường độ chịu lực (không nhỏ 
hơn 70% cường độ thiết kế), luồn cốt thép ứng 
suất trước qua lỗ, lợi dụng thân máng làm bệ 
căng cốt thép. Sau khi căng xong cốt thép, dùng 
các đầu neo neo chặt cốt thép vào hai đầu máng, 
tiếp đến phụt vữa vào đầy lỗ. Ứng suất trước 
trong thép qua đầu neo truyền vào thân máng 
làm cho máng chịu nén trước như thể hiện trên 
Hình 1. 
a/ Thân máng thi công có chừa lỗ; b/ Luồn dây thép và kéo căng 
c/ Neo cột thép; d/ Phụt vữa vào lỗ và bịt đầu 
Hình 1: Phương pháp tạo ứng suất trước trong cầu máng XMLT 
Thực tế đã chứng minh việc xác định trạng 
thái ứng suất và chuyển vị của cầu máng XMLT 
theo bài toán vỏ mỏng không gian bằng phương 
pháp phần tử hữu hạn là hợp lý nhất do phản 
ánh tương đối chính xác sự làm việc thực tế của 
cầu máng,1tính toán theo lý thuyết dầm có vẻ 
đơn giản về mặt lý thuyết nhưng khó thực hành. 
ANSYS là một phần mềm phân tích phần tử 
hữu hạn thông dụng, có khả năng thiết kế theo 
tham số dựa trên ngôn ngữ lập trình FORTRAN 
1 Trường Đại học Thủy lợi 
để xây dựng bài toán tổng quát mô phỏng kết cấu 
cần thay đổi nhiều lần các giá trị như kích thước 
hình học, tải trọng (áp lực nước, lực căng cáp), 
vật liệu...[1]. Dựa trên phần mềm này, tác giả đã 
tiến hành thiết kế mô phỏng kết cấu cầu máng 
XMLT-ƯST theo các tham số định trước, từ đó 
làm cơ sở cho việc nghiên cứu thực nghiệm trạng 
thái ứng suất – biến dạng kết cấu cầu máng. 
2. PHÂN TÍCH KẾT CẤU CẦU MÁNG 
XMLT–ƯST BẰNG ANSYS 
2.1. Mô phỏng kết cấu cầu máng XMLT-ƯST 
Mô phỏng kết cấu thân máng XMLT- ƯST 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 49 (6/2015) 123
không gian theo phương pháp phần tử hữu hạn 
bao gồm 2 loại phần tử: 
- Thân máng sử dụng phần tử khối (SOLID187). 
- Cáp ƯST sử dụng phần tử liên kết (LINK8). 
Sử dụng ngôn ngữ lập trình theo tham số 
trong phần mềm ANSYS (APDL- ANSYS 
Parametric Design Language) để xây dựng bài 
toán phân tích kết cấu chuyên dụng dưới dạng 
file macro, tiến hành giải bài toán kết cấu thân 
máng XMLT-ƯST. Với phương thức này sẽ cho 
thấy tính hiệu quả cao nhất, đáp ứng được yêu 
cầu thực nghiệm hàng loạt bài toán kết cấu ứng 
với các loại kích thước thân máng thay đổi: 
chiều dài L, đường kính D, chiều cao thân máng 
H; ứng với các cấp tải trọng, và các cấp lực nén 
trước của cáp 
Mô phỏng kết cấu thân máng XMLT-ƯST 
theo phương thức APDL bằng cách nhập dữ liệu 
đầu vào thông qua cửa sổ giao diện người dùng. 
Các thông số cần nhập bao gồm: 
- Chiều dài nhịp thân máng L (m). 
- Mặt cắt ngang: bán kính lòng máng Ro (m); 
chiều cao đoạn thẳng đứng f (m). 
- Chiều dày thân máng t (cm). 
- Tai máng có kích thước b×h ngoài (m). 
- Thanh giằng có tiết diện bt×ht (m), khoảng 
cách Lt (thường lấy 2m). 
- Sườn ngang có kích thước bs×hs (m). 
- Chiều dày đáy máng to (m), bề rộng đáy 
máng do (m). 
- Vật liệu XMLT: môđun đàn hồi (kN/m2), 
hệ số Poisson, trọng lượng riêng (kN/m3). 
- Cáp căng trước: số lượng sợi cáp, đường 
kính ống cáp (m), đường kính sợi cáp (m). 
- Vật liệu cáp căng trước và lực căng cáp: 
môđun đàn hồi (kN/m2), hệ số Poisson, trọng 
lượng riêng (kN/m3) và lực căng cáp (kN). 
- Chiều cao nước chứa trong máng (Hn), khối 
lượng riêng nước. 
- Lực kéo cáp ứng suất trước được gán thông 
qua biến dạng tương đối ban đầu của dây cáp 
 =T/EF. 
Với việc mô phỏng kết cấu thân máng 
XMLT-ƯST theo phương thức APDL, trình tự 
giải bài toán kết cấu cầu máng XMLT-ƯST trở 
nên đơn giản, thuận tiện cho người sử dụng, rất 
hiệu quả về mặt thời gian. 
2.2. Ví dụ tính toán kết cấu cầu máng 
XMLT-ƯST 
(1) Số liệu tính toán 
Cầu máng chữ U có chiều dài nhịp đơn L = 
18m, đường kính trong máng Do = 1,60m. Bán 
kính trung bình của thân máng Ro = 0,82m, vách 
đứng máng có chiều cao f = 1,05m, thân máng 
dày t = 0,04m. Tai máng có bề rộng a = 0,20m 
và chiều dày trung bình tai máng là b = 0,15m. 
Thanh giằng ngang có kích thước mặt cắt ngang 
hg = 0,15m, bg = 0,10m, khoảng cách các thanh 
giằng Lg = 2m. Chiều sâu cột nước Hn = 1,85m. 
Cốt thép ƯST gồm 5 sợi cáp có chiều dài bằng 
chiều dài nhịp cầu máng được đặt ở phần dày 
của đáy máng, vật liệu có cường độ tiêu chuẩn 
c 2
atR 16700daN / cm , môđun đàn hồi Eat = 
1,97 106 daN/cm2, tổng diện tích cốt thép ƯST 
Aat = 4,94cm
2; XMLT có mác vữa M300 có 
cường độ chịu nén Rn = 325daN/cm², cường độ 
kéo dọc trục Rk = 38,75daN/cm², và môđun đàn 
hồi Exmlt = 
5 22,1 10 daN / cm . Kích thước hình 
học mặt cắt ngang máng cho ở Hình 2. Mô hình 
hình học cầu máng và chi tiết vị trí, số lượng 
cáp ứng suất trước cho ở Hình 3 và Hình 4. 
Hình 2: Kích thước mặt cắt ngang cầu máng 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 49 (6/2015) 124
Hình 3: Mô hình hình học cầu máng chữ U dài 
L = 18m 
Hình 4: Vị trí và cấu tạo cáp ƯST 
(2) Kết quả tính toán 
a. Trường hợp cầu máng có ƯST (Lực nén trước: 875kN) và không có tải trọng nước: 
Hình 5: Tổng thể độ võng vồng ngược lên cầu 
máng XMLT-ƯST theo phương Y 
Hình 6: ƯS theo phương dọc tại mặt cắt giữa 
cầu máng XMLT-ƯST (đáy máng Sz=-
26,7daN/cm²; tai máng Sz=-11,65daN/cm²) 
b. Trường hợp cầu máng có ƯST (Lực nén trước: 875 kN) và có tải trọng đầy nước: 
Hình 7: Độ võng tại mặt cắt giữa cầu máng 
XMLT-ƯST (Uy = -7,396 mm) 
Hình 8: Tổng thể ứng suất của cầu máng 
XMLT-ƯST theo phương dọc Z 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 49 (6/2015) 125
(3) Nhận xét kết quả tính toán 
Kết quả tính toán cho cầu máng XMLT-ƯST 
có kích thước đường kính máng D = 1,60m, 
chiều dài nhịp máng L = 18m ở trên như sau: 
 Trường hợp cầu máng có tải trọng đầy 
nước và không có ƯST, ứng suất kéo ở đáy 
máng Szđ= + 43,09 daN/cm², ứng suất nén ở tai 
máng Szt= -84,48 daN/cm². Độ võng ở đáy 
máng hướng xuống dưới là -12,12mm. 
 Trường hợp cầu máng có tải trọng đầy 
nước và có ƯST với tổng lực nén trước là 
875kN. Ứng suất kéo ở đáy máng Szđ= +8,57 
daN/cm², ứng suất nén ở tai máng Szt= -73,91 
daN/cm². Độ võng ở đáy máng hướng xuống 
dưới là -7,396mm. 
 Trường hợp cầu máng không có tải trọng 
nước và có ƯST với tổng lực nén trước là 
875kN, trên toàn bộ thân máng đều xuất hiện 
ứng suất nén. Ứng suất nén ở đáy máng Szđ= -
26,68 daN/cm², ứng suất nén ở tai máng Szt= -
11,65 daN/cm². Độ võng ở đáy máng vồng lên 
trên là +1,636mm. 
Từ kết quả trên cho thấy việc sử dụng ứng 
suất trước vào cầu máng XMLT khi trong máng 
đầy nước đã giảm được hơn 80% ứng suất kéo ở 
đáy máng: từ +43,09 daN/cm² chỉ còn +8,57 
daN/cm², ứng suất nén ở tai máng cũng giảm 
được gần 13%: từ -84,48 daN/cm² còn -73,91 
daN/cm², độ võng cũng giảm được 39%: từ -
12,12mm còn -7,396mm so với không dùng 
ứng suất trước. Với việc ứng suất kéo đáy máng 
giảm 80% và độ võng giảm 39% cho thấy hiệu 
quả rất lớn trong việc cải thiện ứng suất và biến 
dạng của cầu máng khi sử dụng ƯST trong cầu 
máng XMLT. 
Trường hợp cầu máng XMLT-ƯST khi chưa 
có tải trọng nước thì toàn bộ ứng suất trong thân 
máng đều là ứng suất nén: ở đáy máng là -26,68 
daN/cm² và ở tai máng là -11,65 daN/cm², độ 
võng của đáy máng vồng lên trên là +1,636mm. 
Đối với máng thủy lợi có thời gian làm việc 
không tải tương đối nhiều hay thời gian chịu 
ứng suất nén trên toàn bộ thân máng trong 
khoảng thời gian dài nên tuổi thọ của cầu máng 
có thể tăng lên so với trường hợp máng chịu kéo 
liên tục. 
Mặt khác nếu cầu máng không có ƯST thì 
khi chịu tải ứng suất kéo đáy máng sẽ đạt + 
43,09 daN/cm², lúc này sẽ vượt khả năng chịu 
kéo của vật liệu XMLT M300 có Rk= +38,75 
daN/cm² cầu máng sẽ bị nứt và sẽ bị hỏng. 
3. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 
VỀ NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG CẦU MÁNG 
XMLT–ƯST NHỊP LỚN 
3.1. Các trường hợp tính toán thực nghiệm 
Tiến hành tính toán thực nghiệm cho các 
trường hợp kích thước máng thay đổi: đường 
kính máng D = 0,80m; 1,0m; 1,20m; 1,40m; 
1,60m; 1,80m; 2,00m; 2,20m; 2,40m ứng với 
các loại chiều dài máng L = 10m; 12m; 14m; 
16m; 18m; 20m; 22m; 24m; 26m; 28m; 30m... 
bằng phần mềm ANSYS. 
Theo những kết quả nghiên cứu về nội lực và 
biến dạng của cầu máng XMLT nhịp lớn đã 
được công bố năm 2000 trong [2], trên cơ sở 
thực nghiệm cho hàng ngàn bài toán tác giả đã 
đề xuất kích thước hợp lý của thân máng XMLT 
nhịp lớn. Trên cơ sở đó đã lựa chọn được các 
thông số thiết kế về các kích thước: tai máng, 
thanh giằng, khoảng cách thanh giằng, tỉ số 
D / H ... như sau: 
- Tỉ số giữa đường kính máng và chiều cao 
máng thay đổi: D/H = 0,751 
- Khoảng cách giữa các thanh giằng: 2m 
- Kích thước thanh giằng và sườn máng: 
(0,10 0,10m)  (0,15 0,10m) 
- Kích thước tai máng: + L ≤ 12m: 0,15 0,15m 
+ L > 12m: (0,20 0,15m)  (0,20 0,20m) 
Vật liệu XMLT được tính toán với các giá trị 
trung bình thông thường như sau: chiều dày của 
thành máng là 4cm, được đặt 4 lớp lưới thép có 
đường kính sợi thép 1mm và kích thước ô lưới 
thép 1cm 1cm. Với môđun đàn hồi Exmlt= 
5 22,1 10 daN/cm ; hệ số Poisson bằng 0,162; 
trọng lượng riêng 25,0kN/m3. Cốt thép ƯST có 
cường độ tiêu chuẩn c 2atR 16700daN / cm ; 
môđun đàn hồi Eat= 1,97 10
6 daN/cm2; hệ số 
Poisson bằng 0,30. 
3.2. Kết luận kết quả tính toán thực nghiệm 
(1) Kết luận về biến dạng 
Qua phân tích kết quả tính toán thực nghiệm 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 49 (6/2015) 126
độ võng của tất cả các loại đường kính máng D 
= 0,80m; 1,0m; 1,20m; 1,40m; 1,60m; 1,80m; 
2,0m; 2,20m; 2,40m, với chiều dài L= 10m ÷ 
30m; Và qua nhận xét kết quả tính cho 3 loại 
đường kính máng đại diện D = 0,80m; 1,60m; 
và 2,40m ở trên. Cho thấy quan hệ giữa lực 
căng T của ƯST và độ võng Uy của máng 
XMLT- ƯST đều có cùng các quy luật, như sau: 
1. Tất cả biểu đồ quan hệ (T~Uy) của các 
loại đường kính máng, chiều dài máng đều là 
quan hệ tuyến tính tuyệt đối (R2=1). Trong 
cùng 1 loại đường kính máng D và chiều dài 
máng L, biểu đồ quan hệ (T~Uy) của trường 
hợp có tải và trường hợp không có tải đều song 
song với nhau. 
2. Khi có cùng 1 lực căng cáp T thì độ võng 
tuyệt đối của các máng có cùng đường kính D 
tăng dần theo chiều dài L, chênh lệch độ võng 
tuyệt đối của trường hợp có tải và không tải 
cũng tăng dần theo L, tuy nhiên chênh lệch độ 
võng tương đối lại giảm dần theo L. 
3. Hiệu quả cải thiện độ võng của cầu máng 
XMLT có ƯST là rất lớn, tuy nhiên hiệu quả 
này cũng giảm dần theo chiều tăng dần của 
đường kính D. 
4. Căn cứ các biểu đồ (T~Uy) dễ dàng khống 
chế được độ võng cho phép khi thiết kế của các 
cầu máng XMLT tương ứng với lực căng cáp T. 
(2) Kết luận về ứng suất 
Qua phân tích kết quả tính toán thực nghiệm 
ứng suất thân máng của tất cả các loại đường 
kính máng D = 0,80m; 1,0m; 1,20m; 1,40m; 
1,60m; 1,80m; 2,0m; 2,20m; 2,40m, với chiều 
dài L = 10m ÷ 30m; Và qua nhận xét kết quả 
tính cho 3 loại đường kính máng đại diện D= 
0,80m; 1,60m; và 2,40m ở trên. Cho thấy quan 
hệ giữa lực căng T của ƯST và ứng suất của 
máng XMLT-ƯST đều có cùng các quy luật, 
như sau: 
1. Tất cả các biểu đồ (T~Sz) của các loại 
đường kính máng, chiều dài máng đều là quan 
hệ tuyến tính tuyệt đối (R2=1). Các máng 
XMLT-ƯST có cùng đường kính máng D và 
chiều dài máng L có biểu đồ quan hệ (T~Sz) của 
trường hợp có tải và trường hợp không có tải 
luôn song song. 
2. Với cùng 1 loại đường kính máng thì biểu 
đồ quan hệ (T~Sz) của ứng suất đáy máng trong 
trường hợp có tải của tất cả các loại chiều dài 
máng L= 10m ÷ 30m đều song song với nhau. 
Khi có cùng 1 lực căng cáp T thì ứng suất kéo 
đáy máng của các máng có cùng đường kính 
tăng dần theo chiều dài L máng. 
3. Hiệu quả cải thiện giảm ứng suất kéo thân 
máng của cầu máng XMLT có ƯST là rất lớn, 
tuy nhiên hiệu quả giảm ứng suất kéo đáy máng 
sẽ giảm dần khi đường kính máng tăng dần. 
4. Tùy thuộc vào lực căng cáp T mà có 
những giai đoạn trên toàn bộ thân máng chỉ có 
một loại ứng suất nén. Đây cũng là một đặc 
điểm rất có lợi cho khả năng chịu lực của máng 
XMLT-ƯST, có thể tận dụng khai thác trong 
thực tế sử dụng. 
5. Ứng dụng của biểu đồ tổng hợp quan hệ 
(T~Sz) của đáy máng: 
Khi thiết kế các cầu máng XMLT, chỉ cần 
căn cứ các biểu đồ (T~Sz) của từng loại kích 
thước máng (đường kính máng D, chiều dài 
máng L) sẽ tìm được lực căng cáp T để sao cho 
khống chế được ứng suất kéo đáy máng phù hợp 
với khả năng chịu lực của vật liệu XMLT (mác 
vữa XMLT, số lớp lưới thép). 
Dưới đây trình bày ví dụ minh họa ứng dụng 
biểu đồ tổng hợp (T~Sz) đáy máng: 
a. Ứng dụng của biểu đồ (T~Sz) đáy máng 
của các máng có D = 1,60m (xem Hình 9): 
Ví dụ các loại máng có D = 1,60m được sử 
dụng vật liệu XMLT có mác vữa M300, với số 
lớp lưới thép là 4 lớp có đường kính sợi thép 
1mm và kích thước mắt lưới 10 10mm. 
Theo kết quả thí nghiệm kéo mẫu XMLT 
M300 với 4 lớp lưới thép có ứng suất kéo cho 
phép [Sz] = 38,65daN/cm2. Từ trục hoành của 
biểu đồ kẻ đường thẳng song song với trục tung 
có giá trị Sz = 38,65daN/cm2. Nhìn vào biểu đồ 
dễ dàng nhận thấy để các loại chiều dài máng 
đảm bảo không bị phá hoại khi chịu lực thì phải 
chọn lực căng cáp T cho phù hợp, sao cho ứng 
suất kéo đáy máng Sz < [Sz]= 38,65daN/cm2. 
Nghĩa là lực căng T phải luôn lớn hơn một 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 49 (6/2015) 127
giá trị được tra trên biểu đồ như: 
. Máng có L= 30m, thì lực căng cáp T > 1900 kN 
. Máng có L= 28m, thì lực căng cáp T > 1550 kN 
. Máng có L= 26m, thì lực căng cáp T > 1200 kN 
. Máng có L= 24m, thì lực căng cáp T > 850 kN 
. Máng có L= 22m, thì lực căng cáp T > 500 kN 
Tuy nhiên để đảm bảo kinh tế và đồng thời 
an toàn cho máng không cho xuất hiện ứng suất 
kéo ở tai máng quá lớn khi máng không có 
nước, không nên chọn lực căng cáp T lớn hơn 
giá trị trên quá nhiều. 
Hình 9: Cách sử dụng biểu đồ tổng hợp 
(T~Sz) của ứng suất đáy máng D = 1,60m 
Hình 10: Cách sử dụng biểu đồ tổng hợp 
(T~Sz) của ứng suất đáy máng D = 2,40m 
b. Để có thể rõ ràng hơn, ta tiếp tục xem Ứng 
dụng của biểu đồ (T~Sz) đáy máng của các 
máng có D = 2,40m (xem Hình 10): 
Ví dụ các loại máng có D = 2,40m được sử 
dụng vật liệu XMLT có mác vữa M350, với số 
lớp lưới thép là 4 lớp có đường kính sợi thép 
1mm và kích thước mắt lưới 10 10mm. 
Theo kết quả thí nghiệm kéo mẫu XMLT 
M350 với 4 lớp lưới thép có ứng suất kéo cho 
phép [Sz] = 45,68 daN/cm2. Từ trục hoành của 
biểu đồ kẻ đường thẳng song song với trục tung 
có giá trị Sz = 45,68 daN/cm2. Nhìn vào biểu đồ 
dễ dàng nhận thấy để các loại chiều dài máng 
đảm bảo không bị phá hoại khi chịu lực thì phải 
chọn lực căng cáp T cho phù hợp, sao cho ứng 
suất kéo đáy máng Sz < [Sz]= 45,68 daN/cm2. 
Nghĩa là lực căng T phải luôn lớn hơn một 
giá trị được tra trên biểu đồ như: 
. Máng có L= 24m, thì lực căng cáp T > 1050 kN 
. Máng có L= 22m, thì lực căng cáp T > 650 kN 
. Máng có L= 20m, thì lực căng cáp T > 250 kN... 
Để đảm bảo kinh tế và đồng thời an toàn cho 
máng không cho xuất hiện ứng suất kéo ở tai 
máng quá lớn khi máng không có nước, chỉ nên 
chọn lực căng cáp T không lớn hơn 1,25 lần giá 
trị trên. Để kiểm chứng lực căng cáp T lựa chọn 
theo điều kiện khống chế ứng suất kéo đáy 
máng ở trên có thể sử dụng biểu đồ tổng hợp 
(T~Sz) của tai máng trường hợp không có tải 
kiểm tra lại ứng suất kéo tai máng tương ứng 
với giá trị T chọn. 
4. KẾT LUẬN 
Việc sử dụng ƯST vào cầu máng XMLT như 
tính toán ở trên đã giảm được đáng kể độ võng 
của cầu máng cũng như ứng suất kéo của đáy 
máng, ứng suất nén của tai máng cũng giảm theo. 
Đồng thời còn đảm bảo cầu máng XMLT nhịp 
lớn được làm việc an toàn do không vượt khả 
năng chịu kéo của các loại vật liệu XMLT thông 
dụng. Như vậy với tính chất đặc thù của vật liệu 
XMLT nên việc sử dụng ƯST cho kết cấu cầu 
máng XMLT có nhiều ưu điểm hơn khi không sử 
dụng ƯST. Điều này rất có ý nghĩa đối với việc 
thiết kế và chế tạo cầu máng XMLT có nhịp lớn. 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 49 (6/2015) 128
Qua tính toán thực nghiệm trên máy tính cho 
hàng ngàn bài toán thay đổi kích thước kết cấu 
máng XMLT- ƯST nhịp lớn, tác giả đã xây 
dựng được 234 biểu đồ biểu diễn quan hệ giữa 
độ võng đáy máng với lực căng cáp T (T~Uy), 
quan hệ giữa ứng suất thân máng với lực căng 
cáp T (T~Sz). 
Để có thể dễ dàng sử dụng trong tính toán 
thiết kế chế tạo, người sử dụng chỉ cần tra các 
biểu đồ tổng hợp (T~Uy) sẽ nhanh chóng tìm 
được lực kéo căng T của cáp ƯST tương ứng 
với độ võng cho phép của cầu máng XMLT-
ƯST. Cũng tương ứng với giá trị lực căng T 
này, tra biểu đồ tổng hợp (T~Sz) tìm được giá 
trị ứng suất max của máng XMLT-ƯST, trên cơ 
sở này sẽ lựa chọn vật liệu XMLT có mác vữa 
thích hợp. Đồng thời cũng với lực kéo căng T 
này của cáp ƯST sẽ tìm được loại cáp có cường 
độ và số lượng sợi cáp ƯST cần thiết. 
Lưu ý lực kéo căng cáp T này là lực kéo căng 
tính toán không kể đến tổng tổn thất ứng suất 
trước khi căng cáp. Do đó trong thực tế cần phải 
tính toán thêm các loại tổn thất ứng suất trước 
và phải thực nghiệm để tìm tổn thất khi căng 
cáp ứng với từng phương pháp chế tạo: căng 
trước, hay căng sau có bám dính hoặc căng sau 
không bám dính. Lực kéo căng cáp khi chế tạo 
máng chính là bằng lực kéo căng cáp tính toán 
thiết kế cộng với tổng tổn thất ứng suất trước 
thực tế. 
Vì vậy cần phải tiến hành nghiên cứu thực 
nghiệm chế tạo thực tế máng XMLT-ƯST nhịp 
lớn để kiểm chứng khả năng chịu lực thật sự của 
kết cấu XMLT-ƯST. Qua kết quả chế tạo thực 
nghiệm cầu máng XMLT- ƯST nhịp lớn (theo tỉ 
lệ mô hình 1:1) sẽ đủ cơ sở để đề xuất phương 
pháp tính toán, qui trình thiết kế và công nghệ chế 
tạo hợp lý cho cầu máng XMLT-ƯST nhịp lớn. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Vũ Hoàng Hưng, Nguyễn Quang Hùng. ANSYS – Phân tích kết cấu công trình thủy lợi thủy 
điện. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2011. 
[2]. Phạm Cao Tuyến. Phân tích nội lực cầu máng xi măng lưới thép trong công trình thủy lợi. 
Luận văn Thạc sĩ – Đại học Thủy Lợi, 2000. 
Abstract: 
NUMERICAL ANALYSIS OF THE EXPERIMENTAL OF LONG-SPAN PRESTRESSED 
CHANNEL BRIDGE USING FERRO CEMENT 
Based on ANSYS software, thepaper conducted simulation of structural design requirementsfor 
Long-span Prestressed Channel Bridge using Ferro Cement with designated parameters. The stress 
-strain relationship of this structure can be acquired by some parameters such as geometry 
dimentions, water pressure, the changes in cable tension force. As a result, this relationship can be 
the fundamental for the selection of material, types of prestressed cable, number of prestressed 
cables suitable with each types of Channel Bridge. 
Keywords: ANSYS, empirical study, Channel Bridge, Ferro Cement , prestressed 
BBT nhận bài: 24/3/2015 
Phản biện xong: 05/6/2015