1 | P a g e
A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ.
Số liệu riêng:
Số liệu Chiều dài
L (m)
Bề rộng
B (m)
Hmax
(m)
Mác bê
tông
Nhóm
thép
Số nhịp
24 26 3.3 1.9 M200 CII 6
1
2
3

Hình 1 – Mặt cắt dọc cầu máng
1. Thân máng; 2. Trụ đỡ; 3. Nối tiếp
Hình 2 – Mặt cắt ngang máng
1 - Lề người đi
2 – Vách máng
3 – đáy máng
4 – Dầm đỡ dọc máng
5 – Khung đỡ (không tính toán trong
đồ án)
Phan Quang Thế
2 | P a g e
B

ng
=200 kG/m
2
= 2
kN/m
2

Từ các số liệu đã cho , tra phụ lục giáo trình Kết cấu Bê tông cốt thép- ĐH Thủy
Lợi ta có:
K
n
=1,15; R
n
= 90 daN/cm
2
; R
k
=7.5 daN/cm
2
; R
k
c
= 11.5daN/cm
2
;R
n
c
= 115
daN/cm
2

/E
b
= 8,75 ; µ
min
= 0,1 % ;
Phan Quang Thế
3 | P a g e
B. THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CẦU MÁNG
Theo quy phạm , cầu máng cần được tính toán thiết kế ứng với lần lượt các tổ hợp
tải trọng : cơ bản , đặc biệt, trong thời gian thi công. Tuy nhiên, trong phạm đồ án
này chỉ tính toán thiết kế các bộ phận cầu máng với một trường hợp : Tổ hợp tải
trọng cơ bản.
Trình tự thiết kế các bộ phận:
1. Xác định sơ đồ tính toán của các bộ phận kết cấu:
Cầu máng là kết cấu không gian có kích thước mặt cắt ngang và tải trọng không
thay đổi dọc theo chiều dòng chảy. Do vậy, đối với các bộ phận : lề đi, vách
máng, đáy máng ta cắt 1m chiều dài theo chiều dòng chảy và tính toán theo bài
toán phẳng. Đối với dầm đỡ, sơ đồ tính toán là dầm liên tục nhiều nhịp.
2. Xác định tải trọng các dụng:
Tải trọng tiêu chuẩn q
c
dùng để tính toán các nội dung của trạng thái giới hạn II :
Kiểm tra nứt, tính bề rộng vết nứt và tính độ võng.
Tải trọng tính toán : q
tt
= q
c
.n
t
(với n

ngh
, đưa ra giải pháp khắc phục.
6. Tính đọ võng toàn phần f và so sánh đảm bảo f/l < [f/l]. Nếu f/l >[f/l] thì đưa ra
giải pháp khắc phục.
I. LỀ NGƯỜI ĐI.
1.1. Sơ dồ tính toán
Cắt 1m dài lề người đi theo chiều dọc máng ( chiều dòng chảy ), coi lề người đi
như một dầm công xôn ngàm tại đầu vách máng. Chọn bề rộng lề là 1m. Chiều dày
lề thay đổi dần 8÷12cm
80 cm
8
12
80 cm
Hình 1.1 – Sơ đồ tính toán lề người đi.
Phan Quang Thế
5 | P a g e
1.2. Tải trọng tác dụng.
Do điều kiện làm việc của lề người đi, tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên lề
bao gồm:
a. Trọng lượng bản than (q
bt
): q
c
bt
= γ
b
.h.1m = 25.0,1.1 = 2,5kN/m.
b. Tải trọng người (q
ng
): q

1.4. Tính toán và bố trí cốt thép.
a. Tính toán và bố trí cốt thép dọc.
Phan Quang Thế
6 | P a g e
Tính toán và bố trí cốt thép dọc chịu lực tại mặt cắt có mô mêm uốn lớn nhất
(mặt cắt ngàm): M = 1,608 kNm, cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật: b = 100cm,
h = 10cm, chọn a = 2cm, h
0
= h – a = 8cm.
A =
2
0nb
cn
h.b.R.m
M.n.k
=
2
1,15.1.16080
1.90.100.8
= 0,032
A = 0,032 < A
0
= 0,42 → Tính cốt đơn, α = 1 -
A21−
= 1 -
1 2.0,032−
= 0,033.
F
a
=

daN.
k
1
.m
b4
.R
k
.b.h
0
= 0,8.0,9.7,5.100.8 = 4320 daN.
k
1
= 0,8 đối với kết cấu bảng.
k
n
.n
c
.Q = 1,15.1.402 = 462,3 daN.
k
n
.n
c
.Q < k
1
.m
b4
.R
k
.b.h
0

12 cm
20
Hình 2.1 – Sơ đồ tính toán vách máng
2.2. Tải trọng tác dụng.
Do điều kiện làm việc cảu vách máng, tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên vách
bao gồm các tải trọng sau:
- Mô men trung do người đi trên lề truyền xuống: M
ng
- Mô men do trọng lượng bản thân lề đi: M
bt
- Áp lực nước tương ứng vơi H
max
: q
n
- Áp lực gió ( gồm gió đẩy và gió hút ): q
gđ
và q
gh
Các tải trọng này gây nên 2 trường hợp: Căng trong và căng ngoài vách máng.
a. Trường hợp căng ngoài nguy hiểm nhất bao gồm các tải trọng : M
bt
, q
gđ
(gió
đẩy, trong máng không có nước và không có người đi trên lê).
Phan Quang Thế
9 | P a g e
c
bt
M

.1m = 0,8.1,2.1 = 0,96 kN/m.
q
gđ
= n
g
. q
c
gđ
= 1,3.0,96 = 1,248 kN/m
n
g
= 1,3 – hệ số vượt tải của gió.
c
gd
M
=
2
2
.
0,96.2,4
2 2
c
gd v
q H
=
= 2,765 kNm.
M
gđ
=
2

8,0.2
2
L.q
2
2
l
c
ng
=
= 0,64 kNm; M
ng
= n
ng
.
c
ng
M
= 1,2.0,64 = 0,768 kNm.
q
c
nmax
= k
đ
γ
n
H
max
1m = 1,3.10.1,9.1 = 24,7 kN/m; q
nmax
= n

6
=14,861kNm.
q
c
gh
= k
gh
.q
g
.1m = 0,6.1,2.1 = 0,72 kN/m; q
gh
= n
g
. q
c
gh
= 1,3. 0,72 = 0,936 kN/m.
2
2
.
0,72.2,4
2 2
c
gh v
c
gh
q H
M = =
= 2,074 kNm; M
gh

kNQ
+
Hình 2.3 – Nội lực vách máng trong trường hợp căng ngoài.
Nội lực tại mặt cắt nguy hiểm nhất (mặt cắt ngàm ).
M
1
= M
gđ
+ M
bt
= 3,594 - 0,84 = 2,754 kNm.
Phan Quang Thế
q = 1,248 kN/m
gd
M = 0,84 kNm
bt
M = 0,84 kNm
bt
ng
M = 0,768 kNm
H
max
q = 0,936 kN/m
gh
q = 24,7 kN/m
nmax
11 | P a g e
M
1
c

gh
= 0,84 + 0,768 + 14,861 + 2,696 = 19,165 kNm.
M
2
c
= M
bt
c
+ M
ng
c
+ M
n
c
+ M
gh
c
= 0,8 + 0,64 + 14,861 + 2,074 = 18,375 kNm.
Q
nmax
=
max max
.
2
n
q H
=
24,7.1,9
2
=23,465 kN

kN
M
kNm
ng
0,768
kNm
M
nmax
14,861
ng
0
Q
kN
Q
kN
nmax
23,465
-
Hình 2.4 – Nội lực vách máng trong trường hợp căng trong.
2.4. Tính toán và bố trí cốt thép.
a. Tính toán và bố trí cốt thép dọc:
Phan Quang Thế
12 | P a g e
Tính toán và bố trí thép dọ chịu lực cho cấu kiện chịu uốn tại mặt cắt có mô men
uốn lớn nhất ( mặt cắt ngàm ) cho hai trường hợp căng trong và căng ngoài.
Tiết diện chữ nhật: b = 100 cm, h = 20 cm. Chọn a = 2 cm, h
0
= h – a = 18cm.
1. Trường hợp căng ngoài : M = 2,754 kNm.
A =

2
.
F
a
< µ
min
bh
0
= 0,001.100.18 = 1,8 cm
2
.
Chọn và bố trí thép chịu lực lớp ngoaig theo cấu tạo 5ϕ 8/1m (2,51cm
2
) theo
phương vuông góc với phương dòng chảy.
2. Trương hợp căng trong: M = 19,165 kNm.
A =
2
0nb
cn
h.b.R.m
M.n.k
=
2
1,15.1.191650
1.90.100.18
= 0,076
A = 0,076 < A
0
= 0,42 → Tính cốt đơn, α = 1 -

Chọn và bố trí thép chịu lực lớp trong trong 5φ12/1m (5,65 cm
2
) theo phương
vuông với phương dòng chảy.
b. Tính toán và bố trí cốt thép ngang:
Kiểm tra điều kiện cường đọ theo lực cắt Q cho trường hợp căng trong.
k
1
.m
b4
.R
k
.b.h
0
= 0,8.0,9.7,5.100.18 = 9720 daN > k
n
.n
c
.Q
2
= 1,15.1. 2571,1 =
2956,77daN.
Không cần đặt cốt ngang.
c. Bố trí cốt thép.
Lớp trong: 5φ12/1m; Lớp ngoài: 5φ8/1m.
Dọc theo phương dòng chảy bố trí lớp thép cấu tạo 4φ8/1m.
φ
12
a=200
a=200

1
= m
h
.γ = 1.1,75 = 1,75 (m
h
= 1; γ = 1,75)
W
qđ
=
n
qd
xh
J
−
x
n
=
)'FF(nh.b
'a.'F.nh.F.n
2
h.b
aa
a0a
2
++
++
=
2
100.20
10.5,65.18 10.2,51.2

−
+ + − + −
= 71213,02cm
4
.
W
qđ
=
71213,02
20 10,11−
= 7200,5 cm
3
M
n
= γ
1
.R
k
c
.W
qđ
= 1,75.11,5.7200,5= 144910,06 daNcm.
n
c
.M
c

= 1.183750 = 183750 daNcm > M
n
.

n
theo công thức kinh nghiệm (TCVN 4116-85):
a
n1
= k.c
1
.η
a
01a
E
σ−σ
.7.(4 - 100. µ).
d
a
n2
= k.c
2
.η
a
02a
E
σ−σ
.7.(4 - 100. µ).
d
k – hệ số lấy bằng 1 với cấu kiện chịu uốn.
c – hệ số xét đến tính chất tác dụng của tải trọng, lấy bằng 1 với tải trọng ngắn hạn,
bằng 1,3 với tải trọng dài hạn.
n – hệ số xét đến tính chất bề mặt cốt thép, lấy bằng 1 với thép có gờ.
0
a

ngh
c
a
M
F Z
= =
daN/cm
2
.
Trong đó: Z
1
= η.h
0
= 0,85.18 = 15,3 cm với η = 0,85 - Tra bảng 5-1 trang 94 giáo
trình Kết cấu Bê tông cốt thép- ĐH THủy Lợi.
Phan Quang Thế
16 | P a g e
a
n1
= 1.1,3.1.
6
1811,67 200
.7.(4 100.0,00314). 12
2,1.10
−
−
= 0,089 mm.
a
n2
= 1.1.1.

2
+ −
=1,7
m.
Chọn sơ bộ bề rộng dầm đỡ: b
d
= 30cm.
B = 3,3 m
l = 1,7 m 1,7 m
25 cm
30
20
Hình 3.1 – Sơ đồ tính toán đáy máng.
3.2. Tải trọng tác dụng.
Phan Quang Thế
17 | P a g e
Do điều kiện làm việc cảu đáy máng, tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên đáy
máng bao gồm các tải trọng sau :
1. Tải trọng bản thân đáy máng :
q
c
đ
= γ
b
.h
đ
.1m = 25.0,25.1 = 6,25 kN/m;
q
đ
= n

ngh
:
Cột nước nguy hiểm H
ngh
là cột nước gây momen uốn lớn nhất tại mặt cắt trên gối
giữa.
H
ngh
=
1,7
2
=1,202 m

q
c
ngh
= k
đ
.γ
n
.H
ngh
.1m = 1,3.10.1,202.1 = 15,626 kN/m.
q
ngh
= n
n
.q
c
ngh

gh
; M
gh
đã được tính toán ở phần vách máng.
M
c
gđ
= 2,765 kNm; M
gđ
= 3,594 kNm.
M
c
gh
= 2,074 kNm; M
gh
= 2,696 kNm.
6. Tải trọng do người đi trên lề truyền xuống:
M
c
ng
; M
ng
đã tính ở phần thiết kế lề người đi.
M
c
ng
= 0,64 kNm; M
ng
= 0,768 kNm.
3.3. Xác định nội lực.

= +
=0,0625.6,563. .
2
1,7
-0,25.0,84=0,975 kNm
0 1 1 2
. . ( ).
bt
g
M
Q M g l
l
β β
= + +
=0,375.6,563.1,7+(1,25+0,25).
0,84
1,7
=4,925kN
1 1 1 2
. . ( ).
bt
g
M
Q M g l
l
β β
= + +
=-0,625.6,563.1,7+(1,25+0,25).
0,84
1,7

-
4,925
b. Nội lực do áp lực nước ứng với cột nước H
max
(q
nmax
, M
nmax
):
0 2 max
14,861
n
M M M kNm= = =
2
1 max
. . .
g n
M M g l M
α
= +
=-0,125.24,7.
2
1,7
+0,25.2.14,861=-1,49 kNm
2
0,5 max
. . .
g n
M M g l M
α

β β
= + +
=-0.625.24,7.1,7+(1,25+0,25).
14,861
1,7
=-13,13kN
(
g
M
tra bảng 18 trang 167 giáo trình KCBTCT,
β
tra bảng 21 trang 179 giáo
trình KCBTCT).
Phan Quang Thế
20 | P a g e
q = 24,7 kN/m
nmax
M
28,86
+
-
13,13
0,746
14,861
1.49
nmax
M = 14,861 kNm
nmax
Q
kN

+0,25.2.3,76=-3,765 kNm
2
0,5
. . .
g nngh
M M g l M
α
= +
=0,0625.15,626.
2
1,7
-0,25.3,76=1,88 kNm
0 0 0 2
. . . .
nngh nngh
g
M M
Q M g l
l l
β β
= + +
=0,375.15,626.1,7+(1,25+0,25).
3,76
1,7
=13,28 kN
1 1 1 2
. . ( ).
nngh
g
M

-
kN
Q
3,76
M
kNm
1,88
13,28
13,28
13,29
13,29
d. Nội lực do tải trọng người đi trên lề trái (M
ng
):
1
0,768
ng
M M kNm= = −
0
.
ng
M M
α
=
=0,25.0,768 = 0,192 kNm (
α
tra bảng 21 trang 179 giáo trình
KCBTCT)
0 0
0,768

M = 0,768 kNm
ng
0,768 0,192
0,565
0,113
e. Nội lực do tải trọng người đi trên lề phải (M
ng
):
Phan Quang Thế
22 | P a g e
2
0,768
ng
M M kNm= = −

1
.
ng
M M
α
=
= 0,25.0,768 = 0,192 kNm (
α
tra bảng 21 trang 179 giáo trình
KCBTCT)

2 2
0,768
0,25 0,113
1,7

M
kNm
f. Nội lực do áp lực gió thổi từ trái sang phải (M
gđ
, M
gh
):

0 dg
M M=
=3,594 kNm;
2 gh
M M=
=-2,696 kNm
0 2
0
. .
3,594.( 1,25) 2,969.0,25
1,7 1,7
gd gh
M M
Q
l l
α α
−
= + = +
=-2.25 kN
2 0
2
. .

g. Nội lực do áp lực gió thổi từ phải sang trái (M
gđ
, M
gh
):
0 gh
M M=
=2,696 kNm ;
2 dg
M M=
=-3,594 kNm
0 2
0
. .
2,695.1,25 3,594.( 0,25)
1,7 1,7 1,7 1,7
gd gh
M M
Q
α α
−
= + = +
=1.454 kN
2 0
2
. .
2,969.( 0,25) 3,594.1,25
1,7 1,7
gd gh
M M

1. TH tải trọng gây mômen căng trên lớn nhất tại mặt cắt sát vách :
Dẫn nước trong máng với chiều cao H
max
có người đi trên lề bên trái hoặc cả 2 bên
và có gió thổi từ phải qua trái.
M
1
= M
a
+ M
b
+ M
d
+ M
g
= 0,84 + 14,861 + 0,768 + 2,969= 19,438 kNm.
2. TH tải trọng gây mômen căng dưới lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp:
Dẫn nước trong máng với chiều cao H
ngh
có người đi trên lề bên phải và có gió thổi
từ trái sang phải.
M
2
= M
a
+ M
c
+ M
e
+ M

1
2 2
0
. .
1,15.1 19438.
0,051
. . . 1.90.100.22
0
n c
b n
k n M
m R b h
= =
→ α = 1 -
A21−
= 1 -
1 2.0,051−
= 0,052
A = 0,052 < A
0
= 0,42 → Tính cốt đơn.
2
0
. . . .
1.90.100.22.0,052
3,32
. 1,15.2700
b n
a
a a

1,15.1.46420
0,0123
. . . 1.90.100.22
n c
b n
k n M
m R b h
= =
→ α = 1 -
A21−
= 1 -
1 2.0,0123−
= 0,0123
A = 0,0123 < A
0
= 0,42 → Tính cốt đơn.
0
. . . .
1.90.100.22.0,0123
0,784
. 1,15.2700
b n
a
a a
m R b h
F
m R
α
= = =
cm