Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2) Newsletter no1(ver 2)
Trang 2Câu lạc bộ Giao lưu Kỹ thuật Nhật-Việt Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum
日本ベトナム技術者交流会
Website: http://nhatviet.net Mailing list: nv_engineers@yahoogroups.com
Tập San Chuyên Ngành
Newsletter of Engineering 技術ニュースレター No.1 February, 2006
Tiếng nói chuyên ngành của tập thể lưu học sinh, sinh viên Việt nam tại Nhật bản nhằm “Xây dựng một hoạt động có ích cho mỗi người, sau đó là cho mọi người”
Ban biên tập: 1 Bùi Khắc Điệp
2 Lê Vĩnh An
3 Nguyễn Danh Thắng
Tokyo-Japan, 2006
Trang 3Mục lục
PHẦN I: TRANG THÔNG TIN JVEEF
Hồ Thái Hùng, Nguyễn Danh Thảo
Giới thiệu về Câu lạc bộ Giao lưu Kỹ thuật Việt-Nhật (JVEEF)……….04
PHẦN II: NGHIÊN CỨU CHUYÊN NGÀNH
Trang 4trong chúng ta ở lại Nhật Bản, hoặc trở về Việt Nam công tác, những kiến thức và quan hệ mà chúng ta có được chắc chắn sẽ hữu ích cho tất
cả mọi người
Trước mắt, JVEEF chủ yếu tập trung các hoạt động chuyên môn của mình vào lĩnh vực xây dựng, kiến trúc, qui hoạch đô thị ,v.v…, những lĩnh vực hiện nay có nhiều thành viên tham gia Các buổi nói chuyện về các chuyên ngành khác sẽ được xây dựng nếu có được những nhân vật nòng cốt nhiệt tình và tập hợp được các thành viên có quan tâm
2 Mục tiêu và định hướng hoạt động của Câu lạc bộ
- Mục tiêu trước mắt là tổ chức được các hoạt
động giới thiệu các kiến thức cơ bản trên các lĩnh vực khác nhau Hình thức tổ chức dưới dạng các bài nói chuyện của các thành viên hoặc của các khách mời (người Nhật, người Việt)
- Mục tiêu về lâu dài là có thể tổ chức được các nhóm đi sâu vào từng chuyên ngành cụ thể Các nhóm có thể tổ chức cùng nghiên cứu, trao đổi về một lĩnh vực, cùng dịch, biên soạn sách chuyên ngành trong phạm vi cho phép
- Mục tiêu mang tính định hướng là xây dựng một nhóm học thuật có bề dày truyền thống, thu hút được đông đảo sinh viên, nghiên cứu sinh, v.v , qua đó truyền bá kiến thức và đóng góp cho nền khoa học kỹ thuật của Việt Nam, cũng như góp phần vào sự giao lưu khoa học
kỹ thuật Nhật-Việt
3 Các hoạt động cụ thể
- Tổ chức hàng tháng các buổi nói chuyện chuyên ngành Người phát biểu là các thành viên CLB hoặc những các chuyên gia Nhật Bản Sau mỗi hoạt động, sẽ lấy ý kiến người tham gia cải thiện hoạt động
- Ra mắt bản tin chuyên ngành của CLB, trước mắt 3-4 tháng/1 lần, sau đó tùy tình hình cụ thể
Xin chào các anh chị em và các bạn
Lời đầu tiên, xin kính chúc các anh chị em
và các bạn một năm mới vui vẻ, thành công và
hạnh phúc
Câu lạc bộ giao lưu kỹ thuật Nhật-Việt ra
đời vào ngày 22/6/2005 cùng với Câu lạc bộ
giao lưu văn hóa Nhật-Việt, và là mảng khoa
học-kỹ thuật của cộng đồng JVFNet (Japanese
Vietnamese Friends Network) Như tên gọi,
JVFNet là “Câu lạc bộ những người bạn
Nhật-Việt”, là tập hợp những lưu học sinh, người
Việt Nam và những người Nhật Bản yêu thích
Việt Nam nhằm tổ chức các hoạt động giao lưu
(văn hóa, ẩm thực, giới thiệu đất nước, con
người Việt Nam) và cùng truyền bá kiến thức
về khoa học kỹ thuật cho các thành viên cũng
như những người có quan tâm
Với ý tưởng phát triển một mạng lưới liên
kết cho người Việt Nam và cả những người
Nhật yêu Việt Nam, chúng tôi mong muốn
hướng tới việc xây dựng một cộng đồng bao
gồm nhiều câu lạc bộ khác nhau (Câu lạc bộ
giao lưu văn hóa, Câu lạc bộ giao lưu kỹ thuật
v.v ) mà mỗi câu lạc bộ được xây dựng tương
đối độc lập căn cứ vào khả năng và sự đóng
góp của các thành viên trong từng câu lạc bộ
Sau nhiều lần thay đổi, mảng chuyên ngành
chính thức mang tên là Câu lạc bộ giao lưu kỹ
thuật Nhật- Việt (tên tiếng Anh: Japanese
Viet-namese Engineers Exchange Forum (JVEEF),
tên tiếng Nhật: 日本ベトナム技術者交流
会) Địa chỉ web sử dụng hiện tại: http://
tham gia là nv_engineers@yahoogroups.com
“Xây dựng một hoạt động có ích cho mỗi
người, sau đó là cho mọi người”, đó là định
hướng của cộng đồng mở này Chính vì điều
đó, Câu lạc bộ giao lưu kỹ thuật (JVEEF)
mong muốn tập hợp được các anh chị em cùng
chuyên ngành để tạo thành một cộng đồng mở
mang tính xã hội Hoạt động này không chỉ có
ích cho hiện tại, mà sau này, khi nhiều người
(1) Công ty tư vấn thiết kế xây dựng Chodai
(2) Trường Đại Học Quốc Gia Yokohama
Giới thiệu về Câu lạc bộ Giao lưu Kỹ thuật Việt-Nhật (JVEEF)
Hồ Thái Hùng (1) , Nguyễn Danh Thảo (2)
PHẦN I TRANG THÔNG TIN JVEEF
Trang 54 Các hoạt động đã tổ chức trong năm 2005
- Tháng 8/2005, tổ chức buổi nói chuyện
“Những kinh nghiệm xây dựng tại Việt nam,
dưới con mắt của một kỹ sư Nhật Bản”, với sự
tham gia nói chuyện của Tiến sỹ Ishizuka Tak
(Công ty tư vấn thiết kế CHODAI)
- Tháng 10/2005, tổ chức buổi nói chuyện
“Giới thiệu các kết cấu cầu mới và công nghệ
xây dựng cầu hiện đại trong thế kỷ 21”, với sự
tham gia phát biểu của Tiến sỹ Bùi Khắc Điệp
(Đại học công nghệ Tokyo)
- Tháng 10/2005, tổ chức buổi nói chuyện
“Giới thiệu về tiêu chuẩn xây dựng Mỹ
AASHTO và tổng quan xây dựng cầu New
Tacoma”, với sự tham gia phát biểu của
chuyên gia tư vấn về tiêu chuẩn AASHTO
Darrael Jonson
- Tháng 12/2005, tổ chức buổi nói chuyện
“Giới thiệu những giá trị và tính đa dạng của
quần thể di tích kiến trúc Huế”, với sự tham gia
phát biểu của NCS cao học Lê Vĩnh An (Đại
học Waseda)
Hình 1 Buổi nói chuyện đầu tiên của CLB (Tiến sĩ
Ishizuka Tak: người ngồi giữa)
Hình 2 Ông Nguyễn Thanh Tịnh, trưởng Đại diện Văn
phòng TP Hà Nội tại Nhật Bản phát biểu tại buổi nói
vào tháng 6/2006
5 Các hoat động dự kiến tổ chức trong năm
2006
- Tháng 1/2006, tổ chức buổi nói chuyện
“Tokyo và những di sản thời Edo” với sự tham gia phát biểu của NCS cao học Lê Quỳnh Chi (Đại học Tokyo) và Lê Huy Thắng (Đại học Melbourn)
- Tháng 2/2006, tổ chức buổi nói chuyện “Kết cấu và kiến trúc” (tên chưa chính thức) với sự tham gia phát biểu của sinh viên năm 4 Trịnh Việt A (Đại học Tokyo)
- Tháng 4/2006, tổ chức buổi nói chuyện “Gió
và thiết kế sức kháng gió” (tên chưa chính thức) với sự tham gia phát biểu của NCS Phạm Văn Phúc (Đại Học Tokyo)
- Tháng 6/2006, tổ chức tổng kết hoạt động biên soạn từ điển
- Tháng 8/2006, tổ chức nói chuyện chuyên đề kết hợp tắm biển tại Kamakura 2 ngày
6 Lời cảm ơn
Trong tất cả các hoạt động của mình, Câu Lạc Bộ đã nhận được sự hỗ trợ nhiệt tình của Văn Phòng Đại Diện Thành Phố Hà Nội tại Nhật Bản Đặc biệt, chúng tôi xin trân trọng cảm ơn ông Nguyễn Thanh Tịnh cùng các cán
bộ của Văn Phòng, mặc dù rất bận rộn với công việc của VP, vẫn dành thời gian hỗ trợ cho các hoạt động của Câu Lạc Bộ trong nhiều lĩnh vực
7 Lời mời tham gia JVEEF
Hoạt động này chỉ là hoạt động tự phát nhưng mang tính định hướng cho tương lai
Trang 6Trong quá khứ, nhiều hoạt động cùng loại đã
xuất hiện và tự tan rã Nguyên nhân chính một
phần là bởi người tham gia chưa có được sự
quan tâm cần thiết đến nó, phần lớn hơn là do
thiếu tính định hướng cũng như tính tổ chức
của những người làm nòng cốt
Chúng tôi trân trọng kính mời các bạn có
lòng nhiệt tình và yêu thích với hoạt động cùng
tham gia CLB Các bạn có thể tham gia viết
bài, biên tập bản tin, đăng ký phát biểu, tham
gia hoạt động tổ chức trong CLB, v.v Chính
các hoạt động của các bạn, dù nhỏ cũng sẽ giúp
cho cộng đồng của chúng ta ngày càng lớn mạnh Nếu bạn có quan tâm, xin liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ jveef@nhatviet.net Trong quá trình hình thành và phát triển, chúng tôi cũng rất mong nhận được ý kiến đóng góp cũng như những lời khuyên chân thành của các bậc đàn anh, các anh chị và các bạn để các hoạt động ngày càng trở nên phong phú và mang tính tổ chức cao hơn.Chúc các anh chị em và các bạn một năm mới hạnh phúc, may mắn và thành đạt!
❈❈❈❈❈❈❈❈❈
Giới thiệu về Cầu Dầm Cáp Hỗn Hợp và khả năng ứng dụng ở Việt nam
TS Bùi Khắc Điệp Phòng Cầu - Hầm, Viện KHCN GTVT
Tóm tắt: Trong bài báo này sẽ giới thiệu tổng quan về cầu dầm cáp hỗn hợp, về
lịch sử phát triển và các ưu điểm của cầu dầm cáp hỗn hợp So sách một số thông
số chủ yếu giữa cầu dầm cáp hỗn hợp với các loại cầu khác như cầu dầm cứng và
cầu dây văng Và cuối cùng trình bày khả năng ứng dụng công nghệ xây dựng cầu
dầm cáp hỗn hợp vào Việt Nam
1 Mở đầu
Những năm gần đây, cùng với sự pháp triển
toàn diện nền kinh tế và xã hội đỏi hỏi phải đẩy
nhanh tốc độ phát triển cơ sở hạ tầng, trong đó
công trình giao thông vận tải chiếm một tỷ lệ
rất lớn Hệ thống giao thông đường bộ cần
được nâng cấp sửa chữa hoặc xây dựng mới
các tuyến đường cao tốc nối các thành phố lớn
ở phía Bắc cũng như ở phía Nam Các công
trình cầu lớn trên những tuyến đường này phải
được xây dựng hiện đại bằng các công nghệ thi
công cầu tiên tiến Hơn chục năm qua chúng ta
đã xây dựng hàng loạt các cầu bê tông cốt thép
dự ứng lực (BTCT DƯL) khẩu độ lớn như cầu
Sông Gianh, cầu Quán Hầu, cầu Phú Lương,
cầu Yên Lệnh, cầu Lạc Quần, cầu Tân Đệ, cầu
Tiên Cựu, cầu An Dương, Thông qua việc
xây dựng các cầu kể trên, đội ngũ xây dựng
cầu Việt Nam đã trưởng thành nhanh chóng và
đã nắm bắt được công nghệ thi công cầu tiên
tiến Ở Việt Nam, thi công cầu BTCT DƯL
khẩu độ lớn chủ yếu sử dụng công nghệ thi
công hẫng hay đúc đẩy chu kỳ Bằng các công
nghệ thi công này, đã xây dựng thành công một
số cầu BTCT DƯL với khẩu độ lớn nhất đạt được là 130m Tuy nhiên để xây dựng được các cầu có khẩu độ lớn hơn, công nghệ thi công cầu BTCT DƯL thông thường là khó đảm bảo
và không kinh tế Do vậy những năm gần đây công nghệ thi công cầu dây văng đã được du nhập vào Việt Nam Một số dự án xây dựng cầu dây văng cũng đã được hoàn thành như cầu
Mỹ Thuận với khẩu độ nhịp 350m (2000), cầu Kiền với khẩu độ 200m (2003) Hiện tại một số
dự án xây dựng cầu dây văng đang được triển khai xây dựng như cầu Bãi Cháy với khẩu đổ 435m, cầu Cần Thơ (500m), cầu Rạch Miễu (270m) và cầu Bính (260m) Triển vọng và nhu cầu xây dựng cầu khẩu độ lớn ở nước ta là rất lớn, tuy nhiên việc tính toán thiết kế và công nghệ thi công các cầu hiện đại nhịp lớn như cầu dây văng, chúng ta còn chưa có nhiều kinh nghiệm, còn phụ thuộc vào vốn và công nghệ của nước ngoài Hơn nữa kinh phí xây dựng, duy tu và bảo trì khai thác cầu dây văng cũng rất lớn, trong điều kiện eo hẹp về vốn của Việt Nam hiện nay thì rất khó có thể xây dựng hàng loạt cầu dây văng khẩu độ lớn Do vậy việc
PHẦN II NGHIÊN CỨU CHUYÊN NGÀNH
Trang 7nghiên cứu các dạng kết cấu mới, công nghệ
thi công mới để xây dựng các cầu khẩu độ lớn
vừa phù hợp với công nghệ thi công cầu hiện
có và khả năng kinh tế của Việt Nam là rất cần
thiết
Ở Việt Nam, cầu dầm cáp hỗn hợp
(extradosed bridge) hoàn toàn mới mẻ, vẫn còn
chưa được triển khai nghiên cứu ứng dụng
Tuy nhiên cầu dầm cáp hỗn hợp được coi là
một loại kết cấu kết hợp giữa hai loại kết cấu
sử dụng trong cầu BTCT DƯL nhịp liên tục
thông thường và cầu dây văng Hay nói cách
khác, cầu dầm cáp hỗn hợp được coi là một
giải pháp trung gian giữa cầu BTCT DƯL khẩu
độ lớn truyền thống và cầu dây văng nhằm giải
quyết những hạn chế về khẩu độ của cầu BTCT
DƯL và những khó khăn của cầu dây văng về
thiết kế, công nghệ thi công và công tác quản
lý khai thác cũng như giá thành xây dựng
Bài báo này sẽ giới thiệu về lịch sử phát
triển và các ưu điểm của cầu dầm cáp hỗn hợp
So sánh một số thông số chủ yếu giữa cầu dầm
cáp hỗn hợp với các loại cầu khác như cầu dầm
cứng và cầu dây văng Và cuối cùng trình bày
khả năng ứng dụng công nghệ xây dựng cầu
dầm cáp hỗn hợp vào Việt Nam
2 Sự phát triển của Cầu Dầm Cáp Hỗn Hợp
Năm 1988 giáo sư Mathivat1 người Pháp
phát minh ra ý tưởng cho một loại kết cấu mới
trên cơ sở công nghệ dự ứng lực ngoài, cáp
cường độ cao (CĐC) đưa ra lên trên bề mặt của
tiết diện tạo ra độ lệch tâm lớn Sau này các bó
cáp CĐC được liên kết với cột tháp có chiều
cao thấp đặt ở trên trụ và cùng làm việc với hệ
dầm cứng dưới tác dụng của hoạt tải Loại kết
cấu mới này được gọi là cầu dầm cáp hỗn hợp
Do vậy, bản chất cầu dầm cáp hỗn hợp là một
dạng kết cấu tổ hợp giữa kết cấu của cầu dầm
cứng và cầu dây văng, trong đó hệ dầm cứng
làm việc chịu uốn nén và dây treo chịu kéo
Các dây treo được liên kết vào tháp neo dây và
một số điểm trên dầm cứng tạo thành các gối
đàn hồi Cầu dầm cáp hỗn hợp nhìn về hình
dáng trông rất giống cầu dây văng có cột tháp
thấp, nhưng sự làm việc của kết cấu gần với
cầu dầm cứng hơn là cầu dây văng và được cấu
tạo gồm ba phần chính: i) hệ dầm cứng; ii) hệ
dây treo (cáp văng); và iii) tháp neo dây
Chiếc cầu sơ khai đầu tiên là cầu Ganter2 nổi
tiếng ở Thụy Sỹ, được xây dựng trên cơ sở kết
hợp kết cấu hệ dầm cứng với hệ dây treo, sau
này được đổi thành khái niệm cầu dầm cáp hỗn
hợp Cầu được thiết kế bởi Menn và hoàn
thành vào năm 1980 (Hình 1) Cầu gồm ba nhịp với khẩu độ nhịp chính là 174m Dầm hộp
bê tông được treo lên bằng các cáp văng liên kết vào cột tháp có chiều cao thấp, các cáp văng được bọc trong bê tông tạo thành tường
bê tông dự ứng lực Do đó các cáp văng không thể thay thế như dây văng thông thuờng và không thể bỏ qua giá thành lắp ráp tường bê
Ganter Bridge
Hình 1 Cầu Ganter ở Thuỵ Sỹ
Sau cầu Ganter, giáo sư Mathivat đã phát triển khái niệm cầu dầm cáp hỗn hợp thay thế cho thiết kế cầu cạn Arrêt Darré2 ở Pháp Khái niệm này bao gồm thiết kế cột tháp rất thấp, được liên kết cứng với kết cấu trên của cầu, dầm hộp BTCT DƯL có chiều cao không đổi cho nhịp 100m Bó cáp CĐC được luồn qua kết cấu yên ngựa và làm việc như bó cáp dự ứng lực ngoài hơn là làm việc như dây văng, do sự biến thiên lực căng trong cáp văng được giả thiết là rất nhỏ so với lực căng trong dây văng Các cáp văng chủ yếu làm việc thông qua lực căng ban đầu tạo ra tác động nâng dầm hộp để giảm trọng lượng hữu hiệu của dầm cũng như tạo ra lực nén vào dầm chủ như bó cáp CĐC thông thường
Kiểu thiết kế này đã hấp dẫn nhiều chuyên gia cầu, đặc biệt ở Nhật Bản thì cầu dầm cáp hỗn hợp ngày nay đã trở thành một kiểu cầu đặc trưng và được phát triển nhanh chóng Chỉ trong vòng một chục năm trở lại đây, riêng ở Nhật Bản đã xây dựng được gần 30 chiếc cầu dầm cáp hỗn hợp đủ các chủng loại về kết cấu nhịp, đa dạng về sơ đồ bố trí nhịp và bố trí cáp văng Bảng 1 thống kê một số cầu dầm cáp hỗn hợp đã và đang xây dựng ở Nhật Bản và trên thế giới Không chỉ xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp ở Nhật Bản, các chuyên gia và kỹ sư Nhật Bản đã tiến hành một loạt các dự án xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp ở nước ngoài như cầu
Trang 8Palau ở Palau, cầu Pakse ở Lào và cầu Mactan
ở Philipine Và bây giờ cầu dầm cáp hỗn hợp
với giá thành hợp lý so với các loại cầu khác đã
trở thành một loại cầu đặc trưng cho cầu BTCT
DƯL nhịp lớn ở Nhật bản, Hàn Quốc và một số
nước ở châu Á Sau đây sẽ giới thiệu một số
cầu dầm cáp hỗn hợp tiêu biểu ở trên thế giới
Tên cầu
Khẩu độ nhịp chính, m
Chiều cao cột tháp*
m
Chiều cao dầm
* Chiều cao cột tháp tính từ mặt cầu
Bảng 1 Thống kê cầu dầm cáp hỗn hợp trên thế giới
Chiếc cầu dầm cáp hỗn hợp hoàn hảo đầu
tiên trên thế giới là cầu Odawara Blueway3 ở
Nhật Bản, được hoàn thành vào năm 1994
(Hình 2) Cầu gồm ba nhịp với sơ đồ bố trí
nhịp cân bằng 74+122+74m Cầu có tiết diện
Hình 2 Cầu Odawara Blueway ở Nhật Bản
Hình 3 Cầu Tsukuhara ở Nhật Bản
Hình 4 Cầu Mactan ở Philipine
mặt cắt là hình hộp kép với chiều cao thay đổi
từ 3.5m ở trên trụ đến 2.2m ở giữa nhịp, tương ứng với 1/35 và 1/55 chiều dài nhịp chính Cột tháp bằng bê tông cốt thép cao 10.7m tính từ mặt cầu và được liên kết cứng với trụ cầu Chiều cao cột tháp được thiết kế xấp xỉ bằng 1/12 chiều dài nhịp chính Hệ dầm chủ cũng được liên kết cứng với trụ cầu giống như dạng cầu khung cứng, làm tăng thêm độ cứng của toàn cầu và giảm sự biến thiên ứng suất trong cáp văng gây ra do hoạt tải Hệ dây treo được
bố trí hai mặt phẳng dây, mỗi mặt phẳng dây gồm tám dây ở mỗi phía của dầm hộp, được luồn qua kết cấu yên ngựa đặt trên đỉnh cột
Trang 9tháp và được neo với hệ dầm chủ ở hai phía cột
tháp Sơ đồ bố trí cáp văng theo hình rẽ quạt
với khoảng cách giữa các dây là 3.75m Đây
cũng là chiềc cầu BTCT DƯL đầu tiên ở Nhật
Bản sử dụng kết cầu yên ngựa Việc xây dựng
cầu này bằng phương pháp lắp hẫng cân bằng
Sự thay đổi ứng suất do hoạt tải giảm xuống rõ
rệt và chỉ bằng ¼ sự biến thiên ứng suất trong
cầu dây văng Do vậy cường độ chịu kéo cho
phép được thiết kế lấy bằng 0.6 cường độ giới
hạn của cáp CĐC giống như trong thiết kế cầu
BTCT DƯL truyền thống
Sau khi cầu Odawara được hoàn thành một
loạt các cầu khác cũng được xây dựng theo
dạng cầu dầm cáp hỗn hợp, ví dụ như cầu
Ya-shiro North và cầu YaYa-shiro South4 được hoàn
thành vào năm 1995 Dầm chủ của hai cầu này
bằng BTCT DƯL có chiều cao tiết diện không
đổi 2.5m Chiều cao cột tháp là 10m và 12m
tương ứng với khẩu độ của nhịp chính là 90m
và 105m Cầu được tạo ứng suất trước sử dụng
công nghệ dự ứng lực ngoài Đặc biệt là chiếc
cầu này được sử dụng cho đường tàu cao tốc
(shinkansen) ở Nhật Bản, do đó đòi hỏi nghiêm
ngặt về độ võng do hoạt tải
Trong năm 1998, liên tiếp mấy cầu dầm cáp
hỗn hợp được hoàn thành ở Nhật Bản với khẩu
độ trung bình từ 100~150m Đặc biệt trong đó
có cầu Tsukuhara4 với khẩu độ nhịp chính là
180m và cột tháp có hình chữ V với chiều cao
là 16m (Hình 3) Tại thời điểm đó cầu
Tsuku-hara đạt kỷ lục về khẩu độ đối với loại cầu dầm
cáp hỗn hợp, và theo quan điểm của giáo sư
Virloguex2 thì đây là khẩu độ tối ưu nhất đối
với cầu có kết cấu kiểu này Một điểm đặc biệt
của cầu dầm cáp hỗn hợp là sơ đồ bố trí nhịp
Cũng tương tự như cầu dây văng, cầu dầm cáp
hỗn hợp thông thường có ba nhịp cân bằng,
nhịp giữa có chiều dài lớn và hai nhịp biên có
chiều dài nhỏ hơn Hầu hết các cầu dầm cáp
hỗn hợp được xây dựng trong thời gian này đều
có kiểu bố trí sơ đồ ba nhịp vì lý do sơ đồ bố trí
nhịp hợp lý và có kiến trúc đẹp hơn, hài hòa
với cảnh quan xung quanh
Năm 1999 ở Philipine đã xây dựng cầu dầm
cáp hỗn hợp Mactan5 đầu tiên do các chuyên
gia và kỹ sư Nhật Bản giúp đỡ (Hình 4) Cầu có
sơ đồ bố trí nhịp cân bằng là
111.5+185+111.5m với chiều rộng mặt cầu là
18m Tiết diện mặt cắt là hình hộp có chiều cao
trên trụ là 5.1m và chiều cao ở giữa nhịp là
3.3m Cầu được bố trí hai mặt phẳng dây ở hai
bên sườn dầm, các cáp văng được neo vào cột
tháp có chiều cao là 18.2m Cột tháp được liên
kết cứng với trụ cầu và dầm chủ tạo thành khung ngàm cứng, do vậy cột tháp có độ cứng theo phương dọc cầu lớn, giảm được sự biến thiên ứng suất trong cáp văng do hoạt tải Hiện tại chiếc cầu này đạt kỷ lục về chiều dài nhịp bằng kết cấu BTCT DƯL được sử dụng trong cầu dầm cáp hỗn hợp
Cầu Pakse
Hình 5 Cầu Pakse ở Lào
Hình 6 Cầu Kisogawa và cầu Ibigawa
Hình 7 Cầu Palau ở Cộng hòa Palau
Tiếp theo đến năm 2000 cầu Pakse6 , chiếc cầu dầm cáp hỗn hợp đầu tiên ở Lào, cũng được xây dựng dưới sự giúp đỡ của các chuyên gia Nhật Bản (Hình 5) Cầu gồm 15 nhịp bằng BTCT DƯL, bao gồm bốn khung cầu cứng liên tục, được liên kết lại với nhau bằng các khớp
Trang 10nối ở giữa nhịp Sơ đồ bố trí nhịp như sau
70+9x102+123+143+91.5+34.5m, trong đó từ
nhịp thứ 10 đến nhịp thứ 12 được tăng cường
thêm hệ dây treo Kết cấu nhịp cầu được cấu
tạo bằng kết cấu lắp ghép từ các đốt có chiều
dài 2.5m hoặc 3.5m Mặt cắt tiết diện là hình
hộp sườn đứng có chiều rộng mặt trên là 11.5m
hoặc 14.3m, chiều rộng đáy dưới là 6.5m Cột
tháp có chiều cao là 14.3m được ngàm cứng
với trụ cầu Trên đỉnh cột tháp phần neo cáp
văng có khung cứng bằng thép để dễ dàng lắp
đặt kết cấu yên ngựa cho cáp văng luồn qua Để
tăng cường độ cứng cho cột tháp, bố trí một
dầm ngang liên kết hai cột tháp lại với nhau
Cầu được bố trí hai mặt phẳng dây, mỗi mặt
phẳng có 9 dây được liên kết với dầm chủ với
khoảng cách là 3.5m Thi công cầu bằng
phương pháp lắp hẫng cân bằng
Quả thật những năm cuối thế kỷ 20 và đầu
thế kỷ 21 các chuyên gia và kỹ sư cầu của Nhật
Bản đã đóng góp to lớn cho công nghệ thi công
cầu dầm cáp hỗn hợp Hàng loạt các công trình
cầu dầm cáp hỗn hợp đã và đang được xây
dựng khắp nơi trên đất nước Nhật Bản Các
chuyên gia và kỹ sư Nhật Bản không những
phát triển công nghệ xây dựng cầu dầm cáp hỗn
hợp mà còn nghiên cứu thiết kế, tính toán tối
ưu cho các kết cấu mới dùng trong cầu dầm cáp
hỗn hợp Ngay cả những nước có ngành xây
dựng cầu phát triển như nước Mỹ cũng phải
đến Nhật Bản để thăm quan và học hỏi kinh
nghiệm xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp Từ
kinh nghiệm của các chuyên gia Nhật Bản, các
kỹ sư cầu của Mỹ đã thiết kế và xây dựng cầu
Tân Trân Châu Cảng theo dạng cầu dầm cáp
hỗn hợp hiện đại đầu tiên ở nước Mỹ7
Các công trình nghiên cứu của các chuyên
gia Nhật Bản về kết cấu cầu dầm cáp hỗn hợp
được thể hiện thông qua việc xây dựng hai
chiếc cầu bắc qua cửa sông Kiso và Ibi8 ở
Na-goya, Nhật Bản (Hình 6) Đây là hai công trình
lớn nhất và đặc biệt nhất thuộc thể loại cầu dầm
cáp hỗn hợp Tính chất đặc biệt của hai cầu này
bao gồm: 1) kết cầu nhịp được kết hợp cả kết
cấu BTCT DƯL và kết cấu thép với mục đích
giảm trọng lượng tĩnh tải và gia tăng khẩu độ
nhịp cầu chính.; 2) chiều rộng mặt cầu là 33m
cho sáu làn xe, được bố trí một mặt phẳng dây
đặt ở tim cầu.; 3) cột tháp được thiết kế có hình
cánh buồm với chiều cao là 30m tính từ mặt
cầu; 4) sử dụng bê tông cường độ cao 60MPa
cho chế tạo đốt dầm, mỗi đốt có chiều dài là
5m; 5) sử dụng hệ thống camera ba chiều để đo
đạc kích thước của đốt dầm truớc khi di chuyển
khỏi bệ đúc và trước khi di chuyển ra xà lan, để thu thập các số liệu phục vụ cho việc lắp ráp và điều chỉnh cho công tác đổ bê tông các đốt tiếp theo; 6) sử dụng kết hợp cả hai công nghệ dự ứng lực ngoài và trong cho phần kết cấu bê tông cốt thép
Cầu Kisogawa gồm 5 nhịp liên tục, khẩu độ mỗi nhịp là 275m Phần giữa nhịp chính là dầm thép dài 105m, phần còn lại bằng BTCT DƯL Cầu Ibigawa có 6 nhịp liên tục, khẩu độ mỗi nhịp là 271.5m Phần kết cấu thép của cầu Ibi-gawa dài 95m Đối với cả hai cầu, kết cấu dầm
bê tông có tiết diện mặt cắt là hình hộp kép ba ngăn, có chiều cao ở trên trụ là 7m và chiều cao
ở giữa nhịp là 4m Liên kết giữa kết cấu bê tông và kết cấu thép thông qua một đốt dầm trung chuyển Các đốt dầm bê tông được chế tạo trên bờ gần khu vực thi công, sau đó được vận chuyển bằng xà lan và lắp ghép lên kết cấu nhịp bằng phương pháp thi công lắp hẫng cân bằng Riêng phần kết cấu thép được chế tạo thành một khối cho suốt chiều dài, sau đó vận chuyển bằng xà lan và cẩu lắp một lần lên kết cấu nhịp Do đó đã giảm thời gian xây dựng đáng kể cho cả hai chiếc cầu này
Kinh nghiệm xây dựng cầu Kisogawa và Ibigawa của các chuyên gia Nhật Bản đã được
Hình 8 Cầu Himi có sườn thép lượn sóng
Hình 9 Cầu Rittoh ở Nhật Bản
Trang 11áp dụng cho dự án xây dựng cầu Palau9 ở Cộng
hòa Palau (Hình 7) Đây là chiều cầu dầm cáp
hỗn hợp ba nhịp liên tục với sơ đồ bố trí nhịp
82+247+82m và được hoàn thành vào năm
2001 Kết cấu nhịp chính được cấu tạo bằng
dầm BTCT DƯL kết hợp với dầm thép ở giữa
dài 82m Mặt cắt tiết diện dầm bê tông là một
hộp đơn có chiều cao trên trụ là 7m và chiều
cao ở giữa nhịp là 4m Chiều rộng mặt cầu là
11.6m, được bố trí hai mặt phẳng dây ở hai bên
mép dầm và mỗi mặt phẳng dây bao gồm 12
cáp văng với số lượng tao cáp thay đổi từ
15Ø15.2 đến 27Ø15.2 Các cáp văng được liên
kết với cột tháp cao 27m tính từ mặt cầu Để
tăng cường độ cứng của cột tháp theo phương
ngang cầu, hai cột tháp được liên kết lại với
nhau thông qua dầm ngang đặt ở gần đỉnh cột
tháp Do yêu cầu phải bảo vệ môi trường sinh
thái biển, các cột tháp phải được thiết kế xây
dựng trong bờ Do đó chiều dài nhịp biên và
nhịp giữa có sự khác biệt nhau rất lớn, do vậy
giải pháp thi công là đổ thêm các khối bê tông
đối trọng (19tf/m) trong lòng hộp các đốt dầm
ở nhịp biên và kết hợp với sử dụng dầm thép ở
nhịp giữa nhằm tạo ra sự cân bằng giữa nhịp
biên và nhịp giữa Phương pháp thi công được
sử dụng bằng phương pháp lắp hẫng cân bằng
Đầu những năm 90, các chuyên gia Nhật
Bản đã nghiên cứu ứng dụng dạng kết cấu mới
cho xây dựng cầu Đó là dầm BTCT có sườn
bằng thép lượn sóng Ưu điểm của loại kết cấu
này là tĩnh tải của kết cầu nhịp được giảm đáng
kể, nên có thể vượt được khẩu độ lớn Các
thành tựu này được các chuyên gia Nhật Bản
đưa vào thiết kế và xây dựng cầu Himi10 ở
thành phố Nagasaki ở Nhật Bản vào cuối năm
2000 (Hình 8) Cầu Himi trở thành cầu dầm
cáp hỗn hợp đầu tiên trên thế giới sử dụng dầm
BTCT có sườn thép lượn sóng Cầu gồm ba
nhịp liên tục với sơ đồ bố trí nhịp là
91.75+180+91.75m Tiết diện mặt cắt là hình
hộp đơn với chiều cao 4m không đổi dọc theo
suốt chiều dài cầu Chiều rộng mặt cầu là 9m
được bố trí hai mặt phẳng dây ở hai bên mép
dầm Chiều cao cột tháp là 19.8m tính từ mặt
cầu Điểm đặc biệt của cầu này là sử dụng toàn
bộ cáp dự ứng lực ngoài Phương pháp thi công
bằng phương pháp lắp hẫng cân bằng từ các đốt
dầm có chiều dài 6.4m
Tiếp theo cầu Himi, cầu Rittoh11 cũng được
thiết kế bằng dầm BTCT có sườn bằng thép
lượn sóng (Hình 9) Cầu Rittoh được tách thành
hai cầu riêng biệt, đặt cách nhau 8m, một cầu
dành cho hướng xe đi Tokyo và một cầu khác
cho hướng xe đi Osaka Sơ đồ nhịp bố trí hai cầu như sau: 137.6+170+115+ 67.6m cho hướng đi Tokyo và 152.6+160+75+90+ 72.6m cho hướng đi Osaka Trong đó mỗi cầu có hai nhịp đầu được thiết kế là kết cấu cầu dầm cáp hỗn hợp, phần còn lại là cầu dầm cứng thông thường có sườn bằng thép lượn sóng Trụ cầu
có chiều cao rất lớn khoảng 72m Mặt cầu rộng 19.3m được bố hai mặt phẳng dây Tiết diện dầm là hình hộp kép ba ngăn có chiều cao thay đổi 7.5m ở tiết diện trên trụ và 4.5m ở tiết diện giữa nhịp Điểm đặc biệt của cầu Rittoh là sử dụng vách ngăn bằng thép ở vị trí neo cáp văng vào dầm cứng nhằm giảm trọng lượng và việc lắp đặt vách ngăn cũng đơn giản và hiệu quả hơn Các cáp văng được neo vào mỗi đốt dầm nhằm giảm ứng suất cục bộ của sườn thép, bản
bê tông và bộ phận liên kết gần khu vực neo dây Công tác thiết kế cầu Rittoh được đặc biệt chú ý về mặt kiến trúc vì nó nằm trong rừng tự nhiên của tỉnh Shiga Hiện tại hai chiếu cầu này đang trong quá trình xây dựng, dự kiến sẽ hoàn thành trong năm 2006
Phương pháp thi công phổ biến cho cầu dầm cáp hỗn hợp phần lớn là sử dụng phương pháp lắp hẫng cân bằng Các đốt dầm được lắp ráp từ trụ ra hai phía tạo ra sự cân bằng thông qua cột tháp Ưu điểm của phương pháp thi công này là rất nhanh, các đốt dầm được chế tạo ở trên bãi đúc nên dễ dàng kiểm tra chất lượng chế tạo cũng như kích thước hình học tổng thể của đốt dầm Ngoài phương pháp lắp hẫng cân bằng, một số cầu cũng được thi công bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng như cầu Tsukuhara, cầu Rittoh, cầu Shikawa vv Tuy nhiên ngoài phương pháp thi công hẫng, các chuyên gia Nhật Bản còn sử dụng công nghệ đúc đẩy để thi công cầu dầm cáp hỗn hợp Một ví dụ cho việc áp dụng phương pháp thi công đúc đẩy trong xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp là cầu đường sắt trên tuyến đường Sasshyou12 ở Hok-kaido Chiếc cầu này gồm hai nhịp 51.4+58.4m, chiều rộng mặt cầu là 13.2m Cột tháp cao 9.9m, mặt cắt tiết diện có chiều cao không đổi 2.6m Giải pháp thi công bằng phương pháp đúc đẩy được lựa chọn vì: 1) cầu phải vượt qua hệ thống đường quốc lộ và đường dành cho xe mô tô, do đó khoảng tĩnh không rất nhỏ không đủ cho việc thi công hẫng;
2) chiều dài nhịp trung bình trong khoảng 50~60m phù hợp với công nghệ đúc đẩy Tuy nhiên việc thi công cầu này bằng công nghệ đúc đẩy có nhiều bất lợi là cần phải có nhiều trụ đỡ tạm thời và sử dụng cáp dự ứng lực