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)
Câu lạc 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 tập thể lưu học sinh, sinh viên Việt nam Nhật nhằm “Xây dựng hoạt động có ích cho người, sau cho người” Ban biên tập: Bùi Khắc Điệp Lê Vĩnh An Nguyễn Danh Thắng Tokyo-Japan, 2006 ii Mục lục PHẦN I: TRANG THÔNG TIN JVEEF Hồ Thái Hùng, Nguyễn Danh Thảo Giới thiệu Câu lạc Giao lưu Kỹ thuật Việt-Nhật (JVEEF)………………….04 PHẦN II: NGHIÊN CỨU CHUYÊN NGÀNH Bùi Khắc Điệp Giới thiệu Cầu Dầm Cáp Hỗn Hợp khả ứng dụng Việt nam……… 06 Nguyễn Danh Thắng Tổng quan Cầu Dây Văng…………………………………………………… 16 PHẦN III: CẢM NHẬN TỪ JVEEF PHẦN IV: GIỚI THIỆU CÁC NHÀ TÀI TRỢ iii Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum JVEEF’s Newsletter No.1 PHẦN I TRANG THÔNG TIN JVEEF Giới thiệu Câu lạc Giao lưu Kỹ thuật Việt-Nhật (JVEEF) Hồ Thái Hùng(1), Nguyễn Danh Thảo(2) Lời mở đầu Xin chào anh chị em bạn Lời đầu tiên, xin kính chúc anh chị em bạn năm vui vẻ, thành công hạnh phúc Câu lạc giao lưu kỹ thuật Nhật-Việt đời vào ngày 22/6/2005 với Câu lạc giao lưu văn hóa Nhật-Việt, mảng khoa học-kỹ thuật cộng đồng JVFNet (Japanese Vietnamese Friends Network) Như tên gọi, JVFNet “Câu lạc người bạn NhậtViệt”, tập hợp lưu học sinh, người Việt Nam người Nhật Bản yêu thích Việt Nam nhằm tổ chức hoạt động giao lưu (văn hóa, ẩm thực, giới thiệu đất nước, người Việt Nam) truyền bá kiến thức khoa học kỹ thuật cho thành viên người có quan tâm Với ý tưởng phát triển mạng lưới liên kết cho người Việt Nam người Nhật yêu Việt Nam, mong muốn hướng tới việc xây dựng cộng đồng bao gồm nhiều câu lạc khác (Câu lạc giao lưu văn hóa, Câu lạc giao lưu kỹ thuật v.v ) mà câu lạc xây dựng tương đối độc lập vào khả đóng góp thành viên câu lạc Sau nhiều lần thay đổi, mảng chuyên ngành thức mang tên Câu lạc giao lưu kỹ thuật Nhật- Việt (tên tiếng Anh: Japanese Vietnamese Engineers Exchange Forum (JVEEF), tên tiếng Nhật: 日本ベトナム技術者交流 会) Địa web sử dụng tại: http:// nhatviet.net maillist cho thành viên tham gia nv_engineers@yahoogroups.com “Xây dựng hoạt động có ích cho người, sau cho người”, định hướng cộng đồng mở Chính điều đó, Câu lạc giao lưu kỹ thuật (JVEEF) mong muốn tập hợp anh chị em chuyên ngành để tạo thành cộng đồng mở mang tính xã hội Hoạt động ích cho tại, mà sau này, nhiều người (1) Công ty tư vấn thiết kế xây dựng Chodai (2) Trường Đại Học Quốc Gia Yokohama 2/2006 lại Nhật Bản, trở Việt Nam công tác, kiến thức quan hệ mà có chắn hữu ích cho tất người Trước mắt, JVEEF chủ yếu tập trung hoạt động chuyên môn vào lĩnh vực xây dựng, kiến trúc, qui hoạch đô thị ,v.v…, lĩnh vực có nhiều thành viên tham gia Các buổi nói chuyện chuyên ngành khác xây dựng có nhân vật nòng cốt nhiệt tình tập hợp thành viên có quan tâm Mục tiêu định hướng hoạt động Câu lạc - Mục tiêu trước mắt tổ chức hoạt động giới thiệu kiến thức lĩnh vực khác Hình thức tổ chức dạng nói chuyện thành viên khách mời (người Nhật, người Việt) - Mục tiêu lâu dài tổ chức nhóm sâu vào chuyên ngành cụ thể Các nhóm tổ chức nghiên cứu, trao đổi lĩnh vực, dịch, biên soạn sách chuyên ngành phạm vi cho phép - Mục tiêu mang tính định hướng xây dựng nhóm học thuật có bề dày truyền thống, thu hút đông đảo sinh viên, nghiên cứu sinh, v.v , qua truyền bá kiến thức đóng góp cho khoa học kỹ thuật Việt Nam, góp phần vào giao lưu khoa học kỹ thuật Nhật-Việt Các hoạt động cụ thể - Tổ chức hàng tháng buổi nói chuyện chuyên ngành Người phát biểu thành viên CLB chuyên gia Nhật Bản Sau hoạt động, lấy ý kiến người tham gia cải thiện hoạt động - Ra mắt tin chuyên ngành CLB, trước mắt 3-4 tháng/1 lần, sau tùy tình hình cụ thể tăng lên 1-2 tháng/ lần - Tổ chức hoạt động khác biên soạn từ điển, hoạt động ngoại khóa, v.v… - Tổ chức hoạt động giao lưu, tăng thêm tình đoàn kết CLB JVEEF’s Newsletter No.1 Các hoạt động tổ chức năm 2005 - Tháng 8/2005, tổ chức buổi nói chuyện “Những kinh nghiệm xây dựng Việt nam, mắt kỹ sư Nhật Bản”, với tham gia nói chuyện Tiến sỹ Ishizuka Tak (Công ty tư vấn thiết kế CHODAI) - Tháng 10/2005, tổ chức buổi nói chuyện “Giới thiệu kết cấu cầu công nghệ xây dựng cầu đại kỷ 21”, với tham gia phát biểu Tiến sỹ Bùi Khắc Điệp (Đại học công nghệ Tokyo) - Tháng 10/2005, tổ chức buổi nói chuyện “Giới thiệu tiêu chuẩn xây dựng Mỹ AASHTO tổng quan xây dựng cầu New Tacoma”, với tham gia phát biểu chuyên gia tư vấn tiêu chuẩn AASHTO Darrael Jonson - Tháng 12/2005, tổ chức buổi nói chuyện “Giới thiệu giá trị tính đa dạng quần thể di tích kiến trúc Huế”, với tham gia phát biểu NCS cao học Lê Vĩnh An (Đại học Waseda) Hình Buổi nói chuyện CLB (Tiến sĩ Ishizuka Tak: người ngồi giữa) Hình Ông Nguyễn Thanh Tịnh, trưởng Đại diện Văn phòng TP Hà Nội Nhật Bản phát biểu buổi nói chuyện tháng 10/2005 CLB Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum Hình Anh Lê Vĩnh An (Đại học Waseda) buổi nói chuyện tháng 12/2005 - Tiến hành hoạt động xây dựng sổ tay “Từ điển chuyên ngành Xây Dựng - Kiến Trúc Quy Hoạch Đô Thị” với tham gia nhóm thành viên CLB Dự kiến xuất vào tháng 6/2006 Các hoat động dự kiến tổ chức năm 2006 - Tháng 1/2006, tổ chức buổi nói chuyện “Tokyo di sản thời Edo” với tham gia phát biểu NCS cao học Lê Quỳnh Chi (Đại học Tokyo) Lê Huy Thắng (Đại học Melbourn) - Tháng 2/2006, tổ chức buổi nói chuyện “Kết cấu kiến trúc” (tên chưa thức) với tham gia phát biểu sinh viên năm Trịnh Việt A (Đại học Tokyo) - Tháng 4/2006, tổ chức buổi nói chuyện “Gió thiết kế sức kháng gió” (tên chưa thức) với tham gia phát biểu 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 Kamakura ngày Lời cảm ơn Trong tất hoạt động mình, Câu Lạc Bộ nhận hỗ trợ nhiệt tình Văn Phòng Đại Diện Thành Phố Hà Nội Nhật Bản Đặc biệt, xin trân trọng cảm ơn ông Nguyễn Thanh Tịnh cán Văn Phòng, bận rộn với công việc VP, dành thời gian hỗ trợ cho hoạt động Câu Lạc Bộ nhiều lĩnh vực Lời mời tham gia JVEEF Hoạt động hoạt động tự phát mang tính định hướng cho tương lai 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum Trong khứ, nhiều hoạt động loại xuất tự tan rã Nguyên nhân phần người tham gia chưa có quan tâm cần thiết đến nó, phần lớn thiếu tính định hướng tính tổ chức người làm nòng cốt Chúng trân trọng kính mời bạn có lòng nhiệt tình yêu thích với hoạt động tham gia CLB Các bạn tham gia viết bài, biên tập tin, đăng ký phát biểu, tham gia hoạt động tổ chức CLB, v.v Chính hoạt động bạn, dù nhỏ giúp cho cộng đồng ngày lớn mạnh Nếu bạn có quan tâm, xin liên hệ với theo địa jveef@nhatviet.net Trong trình hình thành phát triển, mong nhận ý kiến đóng góp lời khuyên chân thành bậc đàn anh, anh chị bạn để hoạt động ngày trở nên phong phú mang tính tổ chức cao hơn.Chúc anh chị em bạn năm hạnh phúc, may mắn thành đạt! ❈❈❈❈❈❈❈❈❈ PHẦN II NGHIÊN CỨU CHUYÊN NGÀNH Giới thiệu Cầu Dầm Cáp Hỗn Hợp khả ứng dụng Việt nam TS Bùi Khắc Điệp Phòng Cầu - Hầm, Viện KHCN GTVT Tóm tắt: Trong báo giới thiệu tổng quan cầu dầm cáp hỗn hợp, lịch sử phát triển ưu điểm cầu dầm cáp hỗn hợp So sách số thông số chủ yếu cầu dầm cáp hỗn hợp với loại cầu khác cầu dầm cứng cầu dây văng Và cuối trình bày khả ứng dụng công nghệ xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp vào Việt Nam Mở đầu Những năm gần đây, với pháp triển toàn diện kinh tế xã hội đỏi hỏi phải đẩy nhanh tốc độ phát triển sở hạ tầng, công trình giao thông vận tải chiếm tỷ lệ lớn Hệ thống giao thông đường cần nâng cấp sửa chữa xây dựng tuyến đường cao tốc nối thành phố lớn phía Bắc phía Nam Các công trình cầu lớn tuyến đường phải xây dựng đại công nghệ thi công cầu tiên tiến Hơn chục năm qua xây dựng hàng loạt cầu bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) độ lớn 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 cầu kể trên, đội ngũ xây dựng cầu Việt Nam trưởng thành nhanh chóng nắm bắt công nghệ thi công cầu tiên tiến Ở Việt Nam, thi công cầu BTCT DƯL độ lớn chủ yếu sử dụng công nghệ thi công hẫng hay đúc đẩy chu kỳ Bằng công nghệ thi công này, xây dựng thành công 2/2006 số cầu BTCT DƯL với độ lớn đạt 130m Tuy nhiên để xây dựng cầu có độ lớn hơn, công nghệ thi công cầu BTCT DƯL thông thường khó đảm bảo không kinh tế Do năm gần công nghệ thi công cầu dây văng du nhập vào Việt Nam Một số dự án xây dựng cầu dây văng hoàn thành cầu Mỹ Thuận với độ nhịp 350m (2000), cầu Kiền với độ 200m (2003) Hiện số dự án xây dựng cầu dây văng triển khai xây dựng cầu Bãi Cháy với đổ 435m, cầu Cần Thơ (500m), cầu Rạch Miễu (270m) cầu Bính (260m) Triển vọng nhu cầu xây dựng cầu độ lớn nước ta lớn, nhiên việc tính toán thiết kế công nghệ thi công cầu đại nhịp lớn cầu dây văng, chưa có nhiều kinh nghiệm, phụ thuộc vào vốn công nghệ nước Hơn kinh phí xây dựng, tu bảo trì khai thác cầu dây văng lớn, điều kiện eo hẹp vốn Việt Nam khó xây dựng hàng loạt cầu dây văng độ lớn Do việc JVEEF’s Newsletter No.1 nghiên cứu dạng kết cấu mới, công nghệ thi công để xây dựng cầu độ lớn vừa phù hợp với công nghệ thi công cầu có khả kinh tế Việt Nam cần thiết Ở Việt Nam, cầu dầm cáp hỗn hợp (extradosed bridge) hoàn toàn mẻ, chưa triển khai nghiên cứu ứng dụng Tuy nhiên cầu dầm cáp hỗn hợp coi loại kết cấu kết hợp hai loại kết cấu sử dụng cầu BTCT DƯL nhịp liên tục thông thường cầu dây văng Hay nói cách khác, cầu dầm cáp hỗn hợp coi giải pháp trung gian cầu BTCT DƯL độ lớn truyền thống cầu dây văng nhằm giải hạn chế độ cầu BTCT DƯL khó khăn cầu dây văng thiết kế, công nghệ thi công công tác quản lý khai thác giá thành xây dựng Bài báo giới thiệu lịch sử phát triển ưu điểm cầu dầm cáp hỗn hợp So sánh số thông số chủ yếu cầu dầm cáp hỗn hợp với loại cầu khác cầu dầm cứng cầu dây văng Và cuối trình bày khả ứng dụng công nghệ xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp vào Việt Nam Sự phát triển Cầu Dầm Cáp Hỗn Hợp Năm 1988 giáo sư Mathivat1 người Pháp phát minh ý tưởng cho loại kết cấu sở công nghệ dự ứng lực ngoài, cáp cường độ cao (CĐC) đưa lên bề mặt tiết diện tạo độ lệch tâm lớn Sau bó cáp CĐC liên kết với cột tháp có chiều cao thấp đặt trụ làm việc với hệ dầm cứng tác dụng hoạt tải Loại kết cấu gọi cầu dầm cáp hỗn hợp Do vậy, chất cầu dầm cáp hỗn hợp dạng kết cấu tổ hợp kết cấu cầu dầm cứng cầu dây văng, hệ dầm cứng làm việc chịu uốn nén dây treo chịu kéo Các dây treo liên kết vào tháp neo dây số điểm dầm cứng tạo thành gối đàn hồi Cầu dầm cáp hỗn hợp nhìn hình dáng trông giống cầu dây văng có cột tháp thấp, làm việc kết cấu gần với cầu dầm cứng cầu dây văng cấu tạo gồm ba phần chính: i) hệ dầm cứng; ii) hệ dây treo (cáp văng); iii) tháp neo dây Chiếc cầu sơ khai cầu Ganter2 tiếng Thụy Sỹ, xây dựng sở kết hợp kết cấu hệ dầm cứng với hệ dây treo, sau đổi thành khái niệm cầu dầm cáp hỗn hợp Cầu thiết kế Menn hoàn Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum thành vào năm 1980 (Hình 1) Cầu gồm ba nhịp với độ nhịp 174m Dầm hộp bê tông treo lên cáp văng liên kết vào cột tháp có chiều cao thấp, cáp văng bọc bê tông tạo thành tường bê tông dự ứng lực Do cáp văng thay dây văng thông thuờng bỏ qua giá thành lắp ráp tường bê Ganter Bridge Hình Cầu Ganter Thuỵ Sỹ Sau cầu Ganter, giáo sư Mathivat phát triển khái niệm cầu dầm cáp hỗn hợp thay cho thiết kế cầu cạn Arrêt Darré2 Pháp Khái niệm bao gồm thiết kế cột tháp thấp, liên kết cứng với kết cấu cầu, dầm hộp BTCT DƯL có chiều cao không đổi cho nhịp 100m Bó cáp CĐC luồn qua kết cấu yên ngựa làm việc bó cáp dự ứng lực làm việc dây văng, biến thiên lực căng cáp văng giả thiết nhỏ so với lực căng dây văng Các cáp văng chủ yếu làm việc thông qua lực căng ban đầu tạo tác động nâng dầm hộp để giảm trọng lượng hữu hiệu dầm tạo lực nén vào dầm chủ bó cáp CĐC thông thường Kiểu thiết kế hấp dẫn nhiều chuyên gia cầu, đặc biệt Nhật Bản cầu dầm cáp hỗn hợp ngày trở thành kiểu cầu đặc trưng phát triển nhanh chóng Chỉ vòng chục năm trở lại đây, riêng Nhật Bản xây dựng gần 30 cầu dầm cáp hỗn hợp đủ chủng loại kết cấu nhịp, đa dạng sơ đồ bố trí nhịp bố trí cáp văng Bảng thống kê số cầu dầm cáp hỗn hợp xây dựng Nhật Bản giới Không xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp Nhật Bản, chuyên gia kỹ sư Nhật Bản tiến hành loạt dự án xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp nước cầu 2/2006 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum JVEEF’s Newsletter No.1 Palau Palau, cầu Pakse Lào cầu Mactan Philipine Và cầu dầm cáp hỗn hợp với giá thành hợp lý so với loại cầu khác trở thành loại cầu đặc trưng cho cầu BTCT DƯL nhịp lớn Nhật bản, Hàn Quốc số nước châu Á Sau giới thiệu số cầu dầm cáp hỗn hợp tiêu biểu giới Bảng Thống kê cầu dầm cáp hỗn hợp giới Tên cầu Odawara Yashiro South Yashiro North Mauvievue Tsukuhara Shin-Karato West Shin-Karato East Shyoyo Sunniberg Mactan Santanigawa Shikari Pakse Kisogawa Ibigawa Palau Miyakodagawa Himi Hozu Matakina Sashiki Fukaura Surikami Rittoh to Tokyo Rittoh to Osaka Shin-Meisei Shikawa Yukisawa Ohashi Khẩu độ nhịp chính, m Chiều cao cột tháp* m Chiều cao dầm m 122 105 90 52.5 180 10.7 12.0 10.0 5.9 16.0 2.2~3.5 2.5 2.5 2.1 3.0~5.5 140 12.0 2.5~3.5 120 12.2 2.5~3.5 180 140 185 92.9 140 143 275 271.5 247 133 180 100 109.3 105 90 84.9 170 160 122.34 130 22.1 14.8 18.2 12.8 10.0 14.3 30.0 30.0 27.0 20.0 19.8 10.0 26.4 12.0 9.1 16.5 31.0 31.5 16.5 13.0 3.0~5.6 0.85 3.3~5.1 2.5~6.5 3.0~6.0 3.0~6.5 4.0~7.0 4.0~7.0 4.0~7.0 4.0~6.5 4.0 2.8 3.5~6.0 2.1~3.2 2.5~3.0 2.8~5.0 4.5~7.5 4.5~7.5 3.5 2.4~4.0 71 11.5 2.0~3.5 Hình Cầu Odawara Blueway Nhật Bản * Chiều cao cột tháp tính từ mặt cầu Chiếc cầu dầm cáp hỗn hợp hoàn hảo giới cầu Odawara Blueway3 Nhật Bản, hoàn thành vào năm 1994 (Hình 2) Cầu gồm ba nhịp với sơ đồ bố trí nhịp cân 74+122+74m Cầu có tiết diện 2/2006 Hình Cầu Tsukuhara Nhật Bản Hình Cầu Mactan Philipine mặt cắt hình hộp kép với chiều cao thay đổi từ 3.5m trụ đến 2.2m nhịp, tương ứng với 1/35 1/55 chiều dài nhịp Cột tháp bê tông cốt thép cao 10.7m tính từ mặt cầu liên kết cứng với trụ cầu Chiều cao cột tháp thiết kế xấp xỉ 1/12 chiều dài nhịp Hệ dầm chủ liên kết cứng với trụ cầu giống dạng cầu khung cứng, làm tăng thêm độ cứng toàn cầu giảm biến thiên ứng suất cáp văng gây hoạt tải Hệ dây treo bố trí hai mặt phẳng dây, mặt phẳng dây gồm tám dây phía dầm hộp, luồn qua kết cấu yên ngựa đặt đỉnh cột JVEEF’s Newsletter No.1 tháp neo với hệ dầm chủ hai phía cột tháp Sơ đồ bố trí cáp văng theo hình rẽ quạt với khoảng cách dây 3.75m Đây chiềc cầu BTCT DƯL Nhật Bản sử dụng kết cầu yên ngựa Việc xây dựng cầu phương pháp lắp hẫng cân Sự thay đổi ứng suất hoạt tải giảm xuống rõ rệt ¼ biến thiên ứng suất cầu dây văng Do cường độ chịu kéo cho phép thiết kế lấy 0.6 cường độ giới hạn cáp CĐC giống thiết kế cầu BTCT DƯL truyền thống Sau cầu Odawara hoàn thành loạt cầu khác xây dựng theo dạng cầu dầm cáp hỗn hợp, ví dụ cầu Yashiro North cầu Yashiro South4 hoàn thành vào năm 1995 Dầm chủ hai cầu BTCT DƯL có chiều cao tiết diện không đổi 2.5m Chiều cao cột tháp 10m 12m tương ứng với độ nhịp 90m 105m Cầu tạo ứng suất trước sử dụng công nghệ dự ứng lực Đặc biệt cầu sử dụng cho đường tàu cao tốc (shinkansen) Nhật Bản, đòi hỏi nghiêm ngặt độ võng hoạt tải Trong năm 1998, liên tiếp cầu dầm cáp hỗn hợp hoàn thành Nhật Bản với độ trung bình từ 100~150m Đặc biệt có cầu Tsukuhara4 với độ nhịp 180m cột tháp có hình chữ V với chiều cao 16m (Hình 3) Tại thời điểm cầu Tsukuhara đạt kỷ lục độ loại cầu dầm cáp hỗn hợp, theo quan điểm giáo sư Virloguex2 độ tối ưu cầu có kết cấu kiểu Một điểm đặc biệt cầu dầm cáp hỗn hợp sơ đồ bố trí nhịp Cũng tương tự cầu dây văng, cầu dầm cáp hỗn hợp thông thường có ba nhịp cân bằng, nhịp có chiều dài lớn hai nhịp biên có chiều dài nhỏ Hầu hết cầu dầm cáp hỗn hợp xây dựng thời gian có kiểu bố trí sơ đồ ba nhịp lý sơ đồ bố trí nhịp hợp lý có kiến trúc đẹp hơn, hài hòa với cảnh quan xung quanh Năm 1999 Philipine xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp Mactan5 chuyên gia kỹ sư Nhật Bản giúp đỡ (Hình 4) Cầu có sơ đồ bố trí nhịp cân 111.5+185+111.5m với chiều rộng mặt cầu 18m Tiết diện mặt cắt hình hộp có chiều cao trụ 5.1m chiều cao nhịp 3.3m Cầu bố trí hai mặt phẳng dây hai bên sườn dầm, cáp văng neo vào cột tháp có chiều cao 18.2m Cột tháp liên Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum kết cứng với trụ cầu dầm chủ tạo thành khung ngàm cứng, cột tháp có độ cứng theo phương dọc cầu lớn, giảm biến thiên ứng suất cáp văng hoạt tải Hiện cầu đạt kỷ lục chiều dài nhịp kết cấu BTCT DƯL sử dụng cầu dầm cáp hỗn hợp Cầu Pakse Hình Cầu Pakse Lào Hình Cầu Kisogawa cầu Ibigawa Hình Cầu Palau Cộng hòa Palau Tiếp theo đến năm 2000 cầu Pakse6 , cầu dầm cáp hỗn hợp Lào, xây dựng giúp đỡ chuyên gia Nhật Bản (Hình 5) Cầu gồm 15 nhịp BTCT DƯL, bao gồm bốn khung cầu cứng liên tục, liên kết lại với khớp 2/2006 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum nối nhịp Sơ đồ bố trí nhịp sau 70+9x102+123+143+91.5+34.5m, từ nhịp thứ 10 đến nhịp thứ 12 tăng cường thêm hệ dây treo Kết cấu nhịp cầu cấu tạo kết cấu lắp ghép từ đốt có chiều dài 2.5m 3.5m Mặt cắt tiết diện hình hộp sườn đứng có chiều rộng mặt 11.5m 14.3m, chiều rộng đáy 6.5m Cột tháp có chiều cao 14.3m ngàm cứng với trụ cầu Trên đỉnh cột tháp phần neo cáp văng có khung cứng 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 dầm ngang liên kết hai cột tháp lại với Cầu bố trí hai mặt phẳng dây, mặt phẳng có dây liên kết với dầm chủ với khoảng cách 3.5m Thi công cầu phương pháp lắp hẫng cân Quả thật năm cuối kỷ 20 đầu kỷ 21 chuyên gia kỹ sư cầu Nhật Bản đóng góp to lớn cho công nghệ thi công cầu dầm cáp hỗn hợp Hàng loạt công trình cầu dầm cáp hỗn hợp xây dựng khắp nơi đất nước Nhật Bản Các chuyên gia kỹ sư Nhật Bản phát triển công nghệ xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp mà nghiên cứu thiết kế, tính toán tối ưu cho kết cấu dùng cầu dầm cáp hỗn hợp Ngay nước có ngành xây dựng cầu phát triển nước Mỹ phải đến Nhật Bản để thăm quan học hỏi kinh nghiệm xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp Từ kinh nghiệm chuyên gia Nhật Bản, kỹ sư cầu Mỹ thiết kế xây dựng cầu Tân Trân Châu Cảng theo dạng cầu dầm cáp hỗn hợp đại nước Mỹ7 Các công trình nghiên cứu chuyên gia Nhật Bản kết cấu cầu dầm cáp hỗn hợp thể thông qua việc xây dựng hai cầu bắc qua cửa sông Kiso Ibi8 Nagoya, Nhật Bản (Hình 6) Đây hai công trình lớn đặc biệt thuộc thể loại cầu dầm cáp hỗn hợp Tính chất đặc biệt hai cầu bao gồm: 1) kết cầu nhịp kết hợp kết cấu BTCT DƯL kết cấu thép với mục đích giảm trọng lượng tĩnh tải gia tăng độ nhịp cầu chính.; 2) chiều rộng mặt cầu 33m cho sáu xe, bố trí mặt phẳng dây đặt tim cầu.; 3) cột tháp thiết kế có hình cánh buồm với chiều cao 30m tính từ mặt cầu; 4) sử dụng bê tông cường độ cao 60MPa cho chế tạo đốt dầm, đốt có chiều dài 5m; 5) sử dụng hệ thống camera ba chiều để đo đạc kích thước đốt dầm truớc di chuyển 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 khỏi bệ đúc trước di chuyển xà lan, để thu thập số liệu phục vụ cho việc lắp ráp điều chỉnh cho công tác đổ bê tông đốt tiếp theo; 6) sử dụng kết hợp hai công nghệ dự ứng lực cho phần kết cấu bê tông cốt thép Cầu Kisogawa gồm nhịp liên tục, độ nhịp 275m Phần nhịp dầm thép dài 105m, phần lại BTCT DƯL Cầu Ibigawa có nhịp liên tục, độ nhịp 271.5m Phần kết cấu thép cầu Ibigawa dài 95m Đối với hai cầu, kết cấu dầm bê tông có tiết diện mặt cắt hình hộp kép ba ngăn, có chiều cao trụ 7m chiều cao nhịp 4m Liên kết kết cấu bê tông kết cấu thép thông qua đốt dầm trung chuyển Các đốt dầm bê tông chế tạo bờ gần khu vực thi công, sau vận chuyển xà lan lắp ghép lên kết cấu nhịp phương pháp thi công lắp hẫng cân Riêng phần kết cấu thép chế tạo thành khối cho suốt chiều dài, sau vận chuyển xà lan cẩu lắp lần lên kết cấu nhịp Do giảm thời gian xây dựng đáng kể cho hai cầu Kinh nghiệm xây dựng cầu Kisogawa Ibigawa chuyên gia Nhật Bản Hình Cầu Himi có sườn thép lượn sóng Hình Cầu Rittoh Nhật Bản 10 JVEEF’s Newsletter No.1 áp dụng cho dự án xây dựng cầu Palau9 Cộng hòa Palau (Hình 7) Đây chiều cầu dầm cáp hỗn hợp ba nhịp liên tục với sơ đồ bố trí nhịp 82+247+82m hoàn thành vào năm 2001 Kết cấu nhịp cấu tạo dầm BTCT DƯL kết hợp với dầm thép dài 82m Mặt cắt tiết diện dầm bê tông hộp đơn có chiều cao trụ 7m chiều cao nhịp 4m Chiều rộng mặt cầu 11.6m, bố trí hai mặt phẳng dây hai bên mép dầm mặt phẳng dây bao gồm 12 cáp văng với số lượng tao cáp thay đổi từ 15Ø15.2 đến 27Ø15.2 Các cáp văng liên kết với cột tháp cao 27m tính từ mặt cầu Để tăng cường độ cứng cột tháp theo phương ngang cầu, hai cột tháp liên kết lại với thông qua dầm ngang đặt gần đỉnh cột tháp Do yêu cầu phải bảo vệ môi trường sinh thái biển, cột tháp phải thiết kế xây dựng bờ Do chiều dài nhịp biên nhịp có khác biệt lớn, giải pháp thi công đổ thêm khối bê tông đối trọng (19tf/m) lòng hộp đốt dầm nhịp biên kết hợp với sử dụng dầm thép nhịp nhằm tạo cân nhịp biên nhịp Phương pháp thi công sử dụng phương pháp lắp hẫng cân Đầu năm 90, chuyên gia Nhật Bản nghiên cứu ứng dụng dạng kết cấu cho xây dựng cầu Đó dầm BTCT có sườn thép lượn sóng Ưu điểm loại kết cấu tĩnh tải kết cầu nhịp giảm đáng kể, nên vượt độ lớn Các thành tựu chuyên gia Nhật Bản đưa vào thiết kế xây dựng cầu Himi10 thành phố Nagasaki Nhật Bản vào cuối năm 2000 (Hình 8) Cầu Himi trở thành cầu dầm cáp hỗn hợp giới sử dụng dầm BTCT có sườn thép lượn sóng Cầu gồm ba nhịp liên tục với sơ đồ bố trí nhịp 91.75+180+91.75m Tiết diện mặt cắt hình hộp đơn với chiều cao 4m không đổi dọc theo suốt chiều dài cầu Chiều rộng mặt cầu 9m bố trí hai mặt phẳng dây hai bên mép dầm Chiều cao cột tháp 19.8m tính từ mặt cầu Điểm đặc biệt cầu sử dụng toàn cáp dự ứng lực Phương pháp thi công phương pháp lắp hẫng cân từ đốt dầm có chiều dài 6.4m Tiếp theo cầu Himi, cầu Rittoh11 thiết kế dầm BTCT có sườn thép lượn sóng (Hình 9) Cầu Rittoh tách thành hai cầu riêng biệt, đặt cách 8m, cầu dành cho hướng xe Tokyo cầu khác 11 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum cho hướng xe Osaka Sơ đồ nhịp bố trí hai cầu sau: 137.6+170+115+ 67.6m cho hướng Tokyo 152.6+160+75+90+ 72.6m cho hướng Osaka Trong cầu có hai nhịp đầu thiết kế kết cấu cầu dầm cáp hỗn hợp, phần lại cầu dầm cứng thông thường có sườn thép lượn sóng Trụ cầu có chiều cao lớn khoảng 72m Mặt cầu rộng 19.3m bố hai mặt phẳng dây Tiết diện dầm hình hộp kép ba ngăn có chiều cao thay đổi 7.5m tiết diện trụ 4.5m tiết diện nhịp Điểm đặc biệt cầu Rittoh sử dụng vách ngăn thép vị trí neo cáp văng vào dầm cứng nhằm giảm trọng lượng việc lắp đặt vách ngăn đơn giản hiệu Các cáp văng neo vào đốt dầm nhằm giảm ứng suất cục sườn thép, bê tông phận liên kết gần khu vực neo dây Công tác thiết kế cầu Rittoh đặc biệt ý mặt kiến trúc nằm rừng tự nhiên tỉnh Shiga Hiện hai chiếu cầu trình xây dựng, dự kiến hoàn thành năm 2006 Phương pháp thi công phổ biến cho cầu dầm cáp hỗn hợp phần lớn sử dụng phương pháp lắp hẫng cân Các đốt dầm lắp ráp từ trụ hai phía tạo cân thông qua cột tháp Ưu điểm phương pháp thi công nhanh, đốt dầm chế tạo bãi đúc nên dễ dàng kiểm tra chất lượng chế tạo kích thước hình học tổng thể đốt dầm Ngoài phương pháp lắp hẫng cân bằng, số cầu thi công phương pháp đúc hẫng cân cầu Tsukuhara, cầu Rittoh, cầu Shikawa vv Tuy nhiên phương pháp thi công hẫng, chuyên gia Nhật Bản 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 xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp cầu đường sắt tuyến đường Sasshyou12 Hokkaido Chiếc cầu gồm hai nhịp 51.4+58.4m, chiều rộng mặt cầu 13.2m Cột tháp cao 9.9m, mặt cắt tiết diện có chiều cao không đổi 2.6m Giải pháp thi công phương pháp đúc đẩy lựa chọn vì: 1) cầu phải vượt qua hệ thống đường quốc lộ đường dành cho xe mô tô, khoảng tĩnh không nhỏ không đủ cho việc thi công hẫng; 2) chiều dài nhịp trung bình khoảng 50~60m phù hợp với công nghệ đúc đẩy Tuy nhiên việc thi công cầu công nghệ đúc đẩy có nhiều bất lợi cần phải có nhiều trụ đỡ tạm thời sử dụng cáp dự ứng lực 2/2006 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum phụ trợ cho trình thi công Do công trình kể chưa thấy thêm công trình cầu dầm cáp hỗn hợp xây dựng phương pháp đúc đẩy Tóm lại cầu dầm cáp hỗn hợp dạng đặc biệt cầu bê tông cốt thép tạo ứng suất trước công nghệ dự ứng lức Các bó cáp CĐC đưa lên khỏi bề mặt dầm liên kết với cột tháp có chiều cao thấp Nhìn hình dáng cầu dầm cáp hỗn hợp trông giống cầu dây văng có trụ tháp thấp chất kết cấu lại ứng xử gần với cầu dầm cứng cầu dây văng Điểm quan trọng cầu dầm cáp hỗn hợp hệ dầm cứng hệ dây treo làm việc tác dụng hoạt tải, có phân bố làm việc đồng hệ dầm cứng hệ dây treo Và kết tận dụng tối đa khả làm việc vật liệu Ngoài cầu dầm cáp hỗn hợp có tính đa dạng mặt kết cấu nhịp, ví dụ dầm BTCT DƯL thông thường sử dụng dự ứng lực trong, dự ứng lực hay kết hợp hai loại công nghệ tạo dự ứng lực, mặt cắt tiết diện thay đổi hay không đổi tùy theo độ nhịp, kết cấu nhịp BTCT DƯL hay kết cấu hỗn hợp kết cấu bê tông kết cấu thép, sườn dầm bê tông hay thép lượn sóng, vv Với ưu điểm bật với hấp dẫn mặt kết cấu, độ, kiểu dáng kiến trúc giá thành xây dựng hợp lý, chắn cầu dầm cáp hỗn hợp hướng phát triển ngành xây dựng cầu giới nói chung Việt Nam nói riêng kỷ 21 Ưu điểm Cầu Dầm Cáp Hỗn Hợp Cầu dầm cáp hỗn hợp dạng kết cấu kết hợp kết cấu cầu dầm cầu dây văng, cầu dầm cáp hỗn hợp phát huy ưu điểm hai loại kết cấu Trên quan điểm kết cấu, cầu dầm cáp hỗn hợp dạng đặc biệt cầu dầm cứng nhịp lớn bố trí thêm cáp văng làm việc chịu kéo dọc theo chiều dài dầm để tăng cường khả chịu lực toàn cầu vượt độ lớn Do có kết hợp kết cầu hai loại cầu dầm cứng cầu dây văng, cầu dầm cáp hỗn hợp có ưu điểm sau: • Chiều cao dầm chủ nhỏ chiều cao dầm cầu cứng độ giảm tĩnh tải • Chiều cao cột tháp thấp, dễ dàng lắp đặt cáp văng, giá nhân công giảm • Do chiều cao cột tháp thấp, chiều dài 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 cáp văng ngắn dó giảm dao động cáp văng tải trọng gió kết giảm ứng suất mỏi cáp văng • Sự biến thiên ứng suất cáp văng nhỏ, ứng suất chịu kéo cho phép cáp văng lấy nhỏ 60% cường độ giới hạn cáp CĐC • Không cần thiết phải điều chỉnh lực căng cáp văng sau thi công • Sử dụng kết cấu yên ngựa đặt đỉnh cột tháp để lắp đặt cáp văng, việc lắp đặt cáp văng đơn giản giảm giá thành nhân công • Hệ thống neo cáp văng sử dụng hệ thống neo cầu dầm cứng Không thiết phải sử dụng hệ thống neo đắt tiền cầu dây văng • Giá thành xây dựng giá thành tu bảo dưỡng thấp so với cầu dây văng So sánh thông số chủ yếu Cầu dầm cáp hỗn hợp phát minh cuối năm 80 kỷ trước, nhiên loại hình kết cấu phát triển nhanh chóng với ưu điểm bật so với cầu khác Đặc điểm cầu dầm cáp hỗn hợp kết hợp hợp lý mặt kết cấu cầu dầm cứng cầu dây văng Cầu dầm cáp hỗn hợp vượt độ lớn vừa, mang tính kinh tế cạnh tranh cao so với loại cầu khác kích thước Mặt khác cầu dầm cáp hỗn hợp đa dạng mặt kết cấu, kết hợp kết cấu BTCT DƯL với kết cấu thép tạo thành kết cấu bê tông cốt thép hỗn hợp, hay sử dụng dầm bê tông có sườn thép lượn sóng để giảm tĩnh tải dầm Công nghệ tạo ứng suất trước cho dầm sử dụng dự ứng lực trong, dự ứng lực ngoài, hay kết hợp hai loại Chiều cao dầm chủ có chiều cao không đổi hay thay đổi tùy theo độ nhịp Tuy nhiên dầm có chiều cao thay đổi, đoạn dầm có chiều cao thay đổi thông thường phạm vi từ tim trụ đến điểm neo dây đầu tiên, phần dầm lại có chiều cao không đổi Cột tháp cấu tạo BTCT, hay phần BTCT phần liên kết với cáp văng kết cấu thép Số mặt phẳng dây một, hai hay nhiều mặt phẳng dây phụ thuộc vào chiều rộng mặt cầu Tuy cầu dầm cáp hỗn hợp phát triển khoảng thập kỷ hấp dẫn kỹ sư thiết kế cầu đặc biệt 12 JVEEF’s Newsletter No.1 Hình 10 So sánh kích thước chủ yếu b) Về gia tăng ứng suất hệ dây treo Trong Hình 11 biểu đồ so sánh gia tăng ứng suất hệ dây treo cầu dây văng cầu dầm cáp hỗn hợp4 Hình 11a quan hệ gia tăng ứng suất hệ dây treo tỷ lệ thành phần lực thẳng đứng hệ dây treo Từ hình vẽ cho thấy gia tăng ứng suất hệ dây treo tỷ lệ thuận với thành phần lực thẳng đứng dây Trong cầu dầm cáp hỗn hợp cột tháp có chiều cao thấp, nên góc nghiêng cáp văng so với mặt phẳng nằm ngang nhỏ, dẫn đến thành phần lực thẳng đứng nhỏ thành phần lực nằm ngang cáp văng lớn Thành phần lực thẳng đứng cáp văng chiếm khoảng từ 10~25% toàn lực căng cáp văng Mặt khác cột tháp có chiều cao thấp nên 13 Gia tăng ứng suất cáp (kgf/mm2) chuyển vị đỉnh tháp theo phương dọc cầu hoạt tải nhỏ, kết gia tăng ứng suất cáp văng nhỏ Hình 11a gia tăng ứng suất cáp văng 2~4kgf/mm2 ¼ gia tăng ứng suất dây văng Đối với cầu dây văng, trụ tháp có chiều cao lớn nên góc nghiêng dây văng so với mặt phẳng nằm ngang lớn kết thành phần lực thẳng đứng dây văng lớn Mặt khác chuyển vị đỉnh tháp theo phương dọc cầu lớn so với cầu dầm cáp hỗn hợp trụ tháp có chiều cao lớn hơn, kết biến thiết ứng suất dây văng hoạt tải lớn 16 12 Cầu dầm cáp Cầu dây văng (a) Gia tăng ứng suất cáp (kgf/mm2) Nhật Bản Chỉ thời gian ngắn, số lượng lớn cầu dầm cáp hỗn hợp kỹ sư Nhật Bản thiết kế xây dựng Sự phát triển nhanh chóng cầu dầm cáp hỗn hợp Nhật Bản mặt số lượng tính đa dạng kết cấu chứng tỏ tính ưu việt loại hình kết cấu Đồng thời so sánh giá thành xây dựng, bảo trì khai thác khả làm việc kết cấu, cầu dầm cáp hỗn hợp chứng tỏ tính trội hẳn loại cầu khác có độ nhịp Dưới giới thiệu số số liệu tiêu kinh tế cầu dầm cáp hỗn hợp nước ngoài, đặc biệt Nhật Bản để có khái niệm chung việc nghiên cứu ứng dụng vào nước ta a) Về kích thước cấu kiện chủ yếu Một số kích thước chủ yếu4 cho loại kết cấu cầu so sánh xem Hình 10 Các ký hiệu thể hình gồm: L chiều dài nhịp chính; h chiều cao tiết diện tru; H chiều cao cột tháp tính từ mặt cầu Từ hình cho thấy chiều cao tiết diện trụ cầu dầm cáp hỗn hợp nửa so với kích thước tiết diện trụ cầu dầm cứng Mặt khác chiều cao cột tháp tính từ mặt cầu lấy 1/10~1/15 chiều dài nhịp lớn nhất, nhỏ nhiều chiều cao trụ tháp cầu dây văng Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum (b) 20 40 60 80 100 Thành phần lực thẳng đứng cáp (%) 16 12 Cầu dầm cáp Cầu dây văng 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Tỷ số chiều cao cột tháp chiều dài nhịp Hình 11 Gia tăng ứng suất cáp hoạt tải Hình 11b biểu đồ quan hệ gia tăng ứng suất hệ dây treo với tỷ lệ chiều cao cột tháp chiều dài nhịp chính4 Từ hình cho thấy tỷ số chiều cao cột tháp chiều dài nhịp cầu dầm cáp hỗn hợp nhỏ so với cầu dây văng, biến thiên ứng suất cáp văng nhỏ so với biên thiên ứng suất dây văng Lý chuyển vị đỉnh tháp theo phương dọc cầu cầu dầm cáp hỗn hợp nhỏ so với cầu 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum dây văng, gia tăng sứng suất cáp văng hoạt tải nhỏ Do thiết kế để tận dụng tối đa khả làm việc vật liệu, cường độ chịu kéo cho phép cáp văng lấy 0.4~0.6 cường độ giới hạn cáp CĐC Khối lượng cáp CĐC (kg/cm3) 150 Cầu dầm cứng Cầu dầm cáp Cầu dây văng 100 Hozu 50 0 50 (a) Odawara 100 150 Tsukuhara 200 250 300 Chiều dài nhịp quy đổi (m) Khối lượng BT m2 cầu (m3) 2.5 Tsukuhara 1.5 Odawara (b) Cầu dầm cứng Cầu dầm cáp Cầu dây văng Hozu 0.5 50 100 150 200 250 300 Chiều dài nhịp (m) Hình 12 So sánh tiêu cáp CĐC bê tông c) Các tiêu kinh tế Hình 12 so sánh tiêu chi phí cáp CĐC bê tông cho 1m2 cầu4 Từ hình cho thấy tiêu chủ yếu chi phí bê tông chi phí cáp CĐC cầu dầm cáp hỗn hợp nằm phạm vi cầu dầm cứng cầu dây văng Đối với cầu có độ lớn 100m, chi phí vật liệu cầu dầm cáp hỗn hợp nhìn chung nhỏ cầu dầm cứng lớn cầu dây văng có kích thước Tuy nhiên cầu dầm cáp hỗn hợp vượt qua hạn chế độ cầu dầm cứng khó khăn thiết kế, công nghệ thi công, công tác quản lý khai thác giá thành xây dựng cầu dây văng Khả ứng dụng Việt Nam Trong vòng 10 năm trở lại công nghệ 2/2006 xây dựng cầu Việt Nam có nhiều tiến vượt bậc, số công nghệ tiên tiến lĩnh vực xây dựng cầu giới đưa vào áp dụng Việt Nam Một số lượng lớn cầu BTCT DƯL độ lớn xây dựng với đô lớn đạt 130m Qua việc xây dựng cầu trên, có đội ngũ công nhân xây dựng cầu tương đối lành nghề, kỹ sư cầu đảm nhiệm việc thiết kế tư vấn giám sát thi công cầu BTCT DƯL độ lớn Mặt khác xây dựng số cầu dây văng nhịp lớn cầu Mỹ Thuận, cầu Kiền, cầu Cần Thơ, cầu Bãy Cháy…, tiến hành tiếp nhận chuyển giao công nghệ xây dựng cầu văng nước Hiện cầu Rạch Miễu cầu dây văng đại kỹ sư công nhân Việt Nam tự thiết kế xây dựng Qua thi công cầu dây văng nhịp lớn, đúc rút số kinh nghiệm tiến hành tự thiết kế thi công số cầu dây văng độ nhỏ Do việc đảm đương công việc thi công thiết kế cầu dầm cáp hỗn hợp hoàn toàn mang tính khả thi Công tác nghiên cứu thiết kế công nghệ thi công cầu dầm cáp hỗn hợp triển khai thực đề tài cấp Bộ, kết nghiên cứu đề tài làm sở cho việc áp dụng công nghệ thi công cầu dầm cáp hỗn hợp Việt Nam năm tới Cầu dầm cáp hỗn hợp với ưu khả chịu lực, hợp lý công nghệ thi công, tính đa dạng sơ đồ kết cấu, đặc biệt giá thành xây dựng so với loại cầu khác trở thành công trình trọng điểm nhiều nước giới Với nhu cầu xây dựng sở hạ tầng, hoàn chỉnh mạng lưới giao thông toàn quốc, nhu cầu xây dựng cầu nhịp lớn công nghệ thi công tiên tiến mang tính xúc, chắn cầu dầm cáp hỗn hợp dạng kết cấu nhiều chuyên gia quản lý kỹ sư cầu quan tâm có chỗ đứng vững ngành xây dựng cầu Việt Nam với tiêu kinh tế kỹ thuật trượt trội hẳn dạng cầu khác Với loại kết cấu kiểu vừa phù hợp với điều kiện kinh tế nước ta, vừa đảm bảo mặt kỹ thuật, công nghệ thi công có kiến trúc xung quanh Nhận xét chung Bài báo nhằm mục đích đưa thông tin đến bạn đọc, đặc biệt chuyên gia quản lý, kỹ sư cầu Việt Nam loại kết cấu cầu - cầu dầm cáp hỗn hợp Các thông tin 14 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum mang tính tổng quan loại hình kết cấu cầu phát triển rộng rãi giới Sau trình bày số nhận xét chung cầu dầm cáp hỗn hợp: • Cầu dầm cáp hỗn hợp coi giải pháp trung gian cầu BTCT DƯL độ lớn truyền thống cầu dây văng nhằm giải hạn chế độ cầu BTCT DƯL khó khăn cầu dây văng thiết kế, công nghệ thi công công tác quản lý khai thác giá thành xây dựng • Đây loại cầu đa dạng mặt kết cấu dựa sở kết hợp ưu điểm hai loại cầu dầm cứng cầu dây văng Cầu dầm cáp hỗn hợp có độ vừa lớn, độ thích hợp từ 90~200m • Cầu dầm cáp hỗn hợp trông gần giống cầu dây văng có cột tháp thấp, ứng xử kết cấu gần với cầu dầm cứng cầu dây văng • Các cáp văng liên kết với cột tháp có chiều cao thấp đặt trụ làm việc với hệ dầm cứng tác dụng hoạt tải Sự biến thiến ứng suất cáp văng hoạt tải nhỏ • Chi phí vật liệu cho cầu dầm cáp hỗn hợp nằm cầu dầm cứng cầu dây văng Cuối nói rằng, cầu dầm cáp hỗn hợp loại kết cấu áp dụng cho tất loại cầu BTCT, cầu thép cầu bê tông thép hỗn hợp Hy vọng năm tới, cầu dầm cáp hỗn hợp hấp dẫn kỹ sư cầu Việt Nam nhiều trường hợp phương án cầu dầm cứng cầu dây văng lựa chọn thay cầu dầm cáp hỗn hợp Tài liệu tham khảo Mathivat, J.: Recent development in prestressed concrete bridges, FIP note, 1988 Virlogeux, M.: Recent evolution of cable stayed bridges, J of Engineering Structures, No.21, 1999, pp.737~755 Onodera, I., Matsui, Y., Aiba, K., Kasuga, A., Kimizu, T.: Construction of Odawara Port Bridge, Journal of Bridges and Foundation, Japan, No.7, 1994, pp.2~6 Booklet, Extradosed bridges, Sumitomo Constrcution Co LTD Ito, Y.: History of prestressed concrete bridges constructed overseas by Japanese contractors and future prospects, Proceedings of the First fib Congress 2002 in Osaka, session 2, pp.179~194 Kikuchi, H., Tsuchiya, M., Nakamura.: Construction of the Lao-Nippon bridge over the Mekong in Laos, Proceedings of the First fib Congress 2002 in Osaka, session 1, pp.81~86 Extradosed bridge technology in Japan and the New Pearl Harbor Memorial Bridge, Federal Highway Administration/ US Department of Transportation, Sep 2001, pp.1~80 Ikeda, H, Nakamura, K., Nakasu, M., Ikeda, S.: Construction of the superstructures of Kisogawa and Ibigawa bridges, Proceedings of the First fib Congress 2002 in Osaka, session 1, pp.51~60 Oshima, H., Suzuki, N., Kashiwamura, T., Oda, I.: Design and construction of Japan - Palau friendship bridge, Proceedings of the First fib Congress 2002 in Osaka, session 1, pp.167~176 Maeda, Y., I maizimi, Y., Kasuga, A., Tazoe, K.: Design and construction of the Himi Bridge Extradosed bridge with conrrugated steel web, Proceedings of the First fib Congress 2002 in Osaka, session 1, pp.95~100 Yasukawa, Y., Miyauchi, H., Kato, H., Nakazono, A.: Plan and design of Rittoh Bridge, Proceedings of the First fib Congress 2002 in Osaka, session 1, pp.33~40 Tsukamoto, A., Okagawa, H., Yoshino, S., Konishi, Y.: Construction of an extradosed PC bridge by incremental launching method, Proceedings of the First fib Congress 2002 in Osaka, session 2, pp.571~578 ❈❈❈❈❈❈❈❈❈ 15 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum Tổng quan Cầu Dây Văng Nguyễn Danh Thắng Trường Đại Học Quốc Gia Yokohama Tóm tắc: Bài báo giới thiệu lịch sử phát triển, số khái niệm số phận cầu dây văng phương pháp xây dựng cầu Bên cạnh đó, tác giả tổng hợp số yếu tố mà nhà thiết kế thường lưu tâm thiết kế cầu dây văng Qua đó, bạn đọc hình dung rõ loại cầu lý mà cầu dây văng sử dụng rộng rãi toàn giới Lịch sử phát triển Cầu Dây Văng Cầu dây văng loại cầu sử dụng dây cáp liên kết từ hay nhiều cột tháp để treo hệ mặt cầu Một cầu dây văng điển hình có hệ dầm liên tục với hay nhiều cột tháp đặt trụ cầu khoảng nhịp Từ cột tháp này, dây văng tỏa xuống đỡ hệ dầm chủ (Hình 2) Ý tưởng đỡ dầm hệ dây xiên tỏa xuống từ cột buồm hay tháp xuất từ thời cổ xưa người Ai Cập áp với nhịp khoảng 33.6 m, sử dụng dây cáp xiên neo vào tháp cầu sắt đúc sẵn Vào khoảng năm 1821, Poyet, kiến trúc sư Pháp, đề nghị neo kết cấu cầu cách sử dụng dây văng bố trí theo hình rẽ quạt, tất dây văng neo đỉnh tháp cầu (Hình 4) Ông người đề nghị sử dụng dây văng bố trí theo sơ đồ đồng quy Năm 1840, Harley, người Anh, đề nghị dạng khác cho bố trí dây văng với Hình Cầu dây văng nhịp Hình Cầu dây văng nhịp Hình Phác họa Verantius Hình Đề xuất Poyet dụng ý tưởng cho thuyền buồm họ Việc sử dụng cáp treo xây dựng cầu trở lại vào kỷ 17 Vào đầu năm 1617, Faustus Verantius, kỹ sư Venice (Ý), phác họa cầu với nhiều dây xiên (Hình 3) Năm 1784, thợ mộc Đức, Löscher, thiết kế cầu gỗ có nhịp 32m bao gồm treo gỗ gắn vào cột tháp gỗ Năm 1817, cầu dây văng sắt đầu dây song song, gọi sơ đồ dây song song Năm 1883, Roebling hoàn thành cầu tiếng Brooklyn New York (Mỹ), với sơ đồ bố trí dây treo pha trộn cầu dây văng cầu dây võng Tuy nhiên, phải chờ đến kỷ 20 loại kết cấu phát triển kiến thức tính toán vật liệu trước chưa phù hợp với loại cầu Vào năm 1926, kỹ sư 2/2006 16 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum người Tây Ban Nha Torroja xây dựng cầu máng dẫn nước bê tông cốt thép, dây văng bọc bê tông để chống ăn mòn (Hình 5) Sau năm 1945, cầu dây văng có hồi sinh Đức, nơi phải xây dựng lại vô số cầu bị phá hủy chiến tranh giới thứ với việc sử dụng hiệu vật liệu Một điều kiện tiên cho bước cải thiện phát triển thép cường độ cao dùng cho dây văng Trong năm 1950, việc phát triển vật liệu cáp cường độ cao cộng với lợi ích giá làm hồi phục quan tâm cầu dây văng Các dây văng mới, làm từ tao thép cường độ cao, thép hay sợi thép cường độ cao, có khả chịu tải lớn dễ dàng lắp đặt Cầu dây văng đại trở lên kinh tế cho cầu có độ nhịp nằm khoảng 180 đến 610m Sự trở lại cầu dây văng bắt đầu với F Hình Cầu Strömsund, Thụy Điển, xây dựng năm 1955, Dischinger thiết kế Hình Cầu dẫn nước Torroja thiết kế Một dây Hai dây Ông khám phá ảnh hưởng dây cáp lên độ võng cầu thiết kế cầu treo cho đường sắt có nhịp 753m qua sông Elbe, gần Hamburg, Đức Ông sử dụng dây cáp cường độ cao, chấp nhận ứng suất lớn để hạn chế độ võng dây cáp (có thể xuất chùng cáp) Từ công trình nghiên cứu từ việc xây dựng lại cầu bị phá hủy chiến tranh giới thứ hai, minh chứng cầu dây văng trở thành loại cầu có độ nhịp nằm cầu dầm cứng cầu treo Năm 1955, cầu Strömsund (Thụy Điển) ông thiết kế trở thành cầu dây văng đại giới (Hình 6) Ba dây Nhiều dây Kết hợp Đồng qui Song song Rẽ quạt Hình Hình Các sơ đồ bố trí dây văng Vào năm 1962, Morandi xây dựng cầu bê tông dự ứng lực bắc qua hồ Maracaibo Venezuela Nhiều cầu khác với nhiều cách phân bố dây văng xây dựng sau Việc sử dụng cầu dây văng nhiều dây tiến quan trọng điều làm việc xây dựng hệ mặt cầu theo phương pháp hẫng trở thành khả thi Sau cầu dây văng đại 17 thể độ cứng lớn tác dụng tải trọng xe cộ, tính thẩm mỹ cao, tính kinh tế đơn giản thi công, cầu dây văng đại mở nhiều hướng nghiên cứu nhiều thành công Và cầu dây văng nhanh chóng trở nên phổ biến giới kỹ sư Đức nhiều nước khác khoảng mười năm sau Ngày nay, cầu dây văng đại nhà thiết kế áp dụng phạm vi toàn 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum giới Tuy nhiên, không dễ nói độ cầu dây văng kinh tế phụ thuộc vào điều kiện biên Trong vài trường hợp cụ thể, giải pháp cầu dây văng áp dụng với cầu nhịp nhỏ vừa, đặc biệt cầu hành Cầu dây văng phục vụ cho đường đường sắt chứng tỏ tính kinh tế cho nhịp 100m, thông thường cầu với độ nhịp 200m Bố trí Dây Văng Theo cách phân bố dây văng, sơ đồ bố trí dây văng thể chia thành loại bản: đồng quy, song song, rẽ quạt hình (Hình 7) Sơ đồ dây đồng quy sơ đồ dây rẽ quạt có hiệu cho hệ kết cấu hoàn toàn xếp giống tam giác Ngược lại, sơ đồ dây song song chủ yếu chứa hình tứ giác, phải tăng độ cứng dầm chủ hay cột tháp để chịu lực không Trong sơ đồ dây đồng quy, sợi cáp liên kết từ hệ mặt cầu đến điểm đỉnh cột tháp Kết lực uốn tháp nhỏ, lại phải chịu đựng lực chống gập Điều dẫn đến việc cột tháp phải có độ cứng lớn Tuy nhiên, cầu lớn với nhiều dây văng, việc bố trí tất neo đỉnh tháp gặp nhiều khó khăn Trong sơ đồ song song, dây văng lắp song song với làm cho cầu có tính thẩm mỹ Mặt khác, lực căng cáp phân bố theo chiều cao cột tháp làm giảm mô men uốn cột tháp Sơ đồ bố trí dây văng giải pháp có lợi cho cầu có nhịp đến gần 200m, đặc biệt nơi tính thẩm mỹ đóng vai trò quan trọng Hiệu sơ đồ song song tăng lên cách thêm trụ trung gian nhịp biên Trong sơ đồ rẽ quạt, khoảng cách điểm neo cáp phần cột tháp phân bố đồng Điều làm cho việc lắp đặt neo trở nên dễ dàng so với sơ đồ đồng quy So với sơ đồ song song, tiết diện ngang cần thiết cột tháp nhỏ Trong cầu dây văng đại, hệ thống dây văng bao gồm nhiều loại dây văng khác nhau, dây văng bao gồm loại cáp chế tạo cho đủ chiều dài tiết diện dây văng Để đạt bố trí dây văng này, điều cần thiết phải bố trí dây văng gần Do đó, khoảng cách điểm neo dây văng 2/2006 dầm chủ thường nằm khoảng từ đến 15m Số Mặt phẳng Dây hệ Dầm chủ Trong mặt cắt ngang, hệ thống dây văng thường bố trí mặt phẳng thẳng đứng đường tim cầu, hai mặt phẳng thẳng đứng hai mặt nghiêng (Hình 8) Trong cầu mặt phẳng dây, dây văng thường neo đường tim hệ mặt cầu Cầu chủ yếu chịu tải trọng theo phương đứng khả chịu xoắn Do đó, hệ dầm phải chịu xoắn tốt để chịu lực lệch tâm, chẳng hạn xe chạy bên cầu Để đạt yêu cầu độ cứng chống xoắn cao, dầm phải chế tạo theo dạng hình hộp (Hình 8a) Trong cầu hai mặt phẳng dây (đứng xiên), dây văng neo dọc theo hai bên hệ mặt cầu Trong trường hợp này, hệ dây văng chịu tải trọng đứng xoắn Do đó, người thiết kế không cần thiết phải bố trí hệ dầm có độ cứng chống xoắn tốt Vì thế, hệ dầm dầm I đơn, I kép liên kết trực tiếp với hệ dây văng (Hình 8b) Trong cầu dây văng nhịp lớn, nơi dễ bị ảnh hưởng ổn định khí động học, dầm hộp với hai mặt phẳng dây đem lại nhiều ưu điểm làm cho hình dạng dầm có tính khí động học tốt (Hình 8c) Tuy nhiên, nên nhấn mạnh rằng, hình dạng hình 8c dùng cho cầu có nhịp lớn (trên 500m) cho cầu có tỷ lệ chiều cao chiều dài nhịp nhỏ (dưới 1/25) Hình Mặt phẳng cáp a) Một mặt phẳng b) Hai mặt phẳng đứng c) Hai mặt phẳng nghiêng Tháp Cầu Hình dáng tháp cầu thể khái niệm tổng thể kết cấu Hình dáng tháp cầu ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ tính kinh tế dự án đặc trưng ứng xử tĩnh động 18 JVEEF’s Newsletter No.1 Ba dạng cột tháp là: dạng chữ A, chữ H chữ Y ngược (Hình 9) Có nhiều cải tiến từ dạng này, dạng có ưu nhược điểm tính mỹ thuật riêng Hình dạng cột tháp có liên quan mật thiết đến cách bố trí dây văng chức cột tháp để đỡ hệ dây văng Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum đơn Do chủ yếu chịu lực nén, độ cứng cột tháp cần thiết phải gia cường gia cường, phương dọc cầu thường phải lớn phương ngang cầu (Hình 10) Hình 10 Mặt cắt ngang điển hình tháp cầu Hình Ba dạng tháp cầu Trong cầu mặt phẳng dây, tháp cầu thiết kế thẳng đứng dạng chữ Y ngược Tháp thẳng đứng hệ mặt cầu dùng cho sơ đồ dây song song sơ đồ dây rẽ quạt, tháp chữ Y ngược lại đòi hỏi sơ đồ rẽ quạt cải tiến Tháp thẳng đứng phải có điểm neo cứng với hệ dầm chủ lẫn trụ cầu để đạt ổn định với tải trọng lệch tâm Trong cầu hai mặt phẳng dây theo phương thẳng đứng, tháp cầu bao gồm hai cột thẳng đứng có dạng cột tháp chữ H Theo điều kiện gối đỡ đầu dầm dạng bố trí dây văng, cột tháp dạng chữ H gần phù hợp với cột tháp chủ Y ngược Với cầu có hai mặt phẳng dây xiên, đa số người thiết kế chọn tháp chữ A kết hợp với sơ đồ bố trí dây rẽ quạt Ngoài ra, nhiều tổ hợp khác mặt lý thuyết áp dụng cho cầu dây văng Do cột tháp chịu tác động lực căng dây văng thành phần lực nén uốn khác, tháp cầu nên chế tạo từ bê tông, thép tổ hợp bê tông thép Trong kết cấu tổ hợp, kết cấu bên thép bao phủ lớp bên bê tông với mục đích thẩm mỹ hay để mục đích cho neo dây văng liên kết với vỏ bọc bê tông Hầu hết tháp cầu rỗng để bố trí thang lên xuống, cần trục hệ thống cung cấp điện cần thiết cho việc tu bảo dưỡng Mặt cắt ngang cột tháp thường có dạng hộp 19 Tại vùng neo dây văng, việc gia cường thêm vách ngăn cứng theo phương dọc ngang điều cần thiết để giảm ứng suất cục theo phương khác Kết cấu nhịp Cầu dây văng làm việc tốt với phạm vi vật liệu kết cấu Mặt cầu có nhiệm vụ chịu tải trọng xe cộ người qua lại Kết cấu nhịp thép, bê tông bê tông-thép liên hợp, chẳng hạn khung dầm thép mặt cầu bê tông, hai dầm biên bê tông với mặt cầu thép Dầm biên xiên hay thẳng đứng, tùy thuộc vào hình dạng tháp cầu, số mặt phẳng dây phương pháp thi công (đổ chỗ hay sử dụng cấu kiện đúc sẵn) Khẩu độ nhịp lớn có tính kinh tế đạt phụ thuộc vào vật liệu sử dụng Hệ mặt cầu ảnh hưởng đến tính kinh tế công trình cầu Với cầu có nhịp khoảng 450m, mặt cầu bê tông cốt thép giải pháp kinh tế Nó truyền lực nén tốt mặt cầu thép Hơn nữa, chi phí bảo dưỡng cầu bê tông nhỏ so với cầu thép Với nhịp lớn hơn, hệ mặt cầu thép đem lại nhiều ưu điểm lúc yếu tố hạn chế tĩnh tải kết cấu nhịp đặt lên hàng đầu so với yếu tố khác Trong phạm vi chuyển tiếp, hệ mặt cầu thép-bê tông liên hợp mang lại kinh tế, với ưu điểm nhẹ so với cầu bê tông, đơn giản chế tạo cấu kiện thép mặt cầu bê tông, có khả chịu lực ngang thi công đơn giản Cầu dây văng đại có dây 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum văng với khoảng cách điểm neo dây tương đối lớn, hệ mặt cầu có độ cứng tương đối lớn Ngược lại, cầu dây văng ngày với nhiều dây văng, độ cứng hệ mặt cầu lại giảm xuống thấp có thể, bảo đảm độ ổn định công trình Đối với dầm có tiết diện hở mặt cầu bê tông, hệ thống kết cấu hiệu đạt cách sử dụng dầm bản, đặt trực tiếp vị trí liên kết dây văng, liên kết dầm dầm ngang, cách – 5m (Hình 11) Với hệ thống này, dầm ngang phải chịu mô men dương suốt chiều dài dầm, dầm ngang hoàn toàn có lợi từ việc tác dụng liên hợp với mặt cầu bê tông Tương tự, tác dụng liên hợp có lợi cho dầm dọc, chịu tác dụng lực nén từ thành phần nằm ngang lực căng dây văng Do do, hai dầm dọc dầm ngang bố trí vấu chịu Hình 11 Dầm điển hình cắt cánh chúng Dây Văng Trong cầu dây văng, dây văng đóng vai trò quan trọng, mặt kỹ thuật lẫn mặt kinh tế Dây văng chiếm tới 30% giá thành cầu Ưu điểm việc sử dụng cáp cường độ cao cầu dây văng nhờ khả chịu lực cáp cường độ cao tốt nhiều so với thép sử dụng kết cấu thép thông thường Cường độ tới hạn sợi cáp kéo nguội đường kính 5-7mm dễ dàng đạt tới 1600 MPa, thép Thanh song song Sợi song song thông thường đạt cường độ tới hạn khoảng 350-500 MPa Nói cách khác, cáp cường độ cao có cường độ lớn thép thường từ đến lần Sự khác đưa đến kết tiết diện (và trọng lượng) cáp cường độ cao cần thiết 25-33% so với thép thường phải chịu lực kéo túy Các loại cáp dùng cho dây văng là: thép song song, sợi song song, tao song song, tao xoắn lõi cáp (Hình 12) Trong loại trên, mô đun đàn hồi giảm từ khoảng 200,000 MPa loại đầu xuống 150,000 MPa dây cáp Các loại cáp dùng cho dây văng là: thép song song, sợi song song, tao song song, tao xoắn lõi cáp (Hình 12) Trong loại trên, mô đun đàn hồi giảm từ khoảng 200,000 MPa loại đầu xuống 150,000 MPa dây cáp Các tao cáp thường lựa chọn dây cáp lý sau: • Cùng kích thước, tao cáp có cường độ kéo đứt lớn dây cáp • Mô đun đàn hồi tao cáp cao dây cáp • Tao cáp có khả uốn cong dây cáp Cáp thép cường độ cao có cường độ lớn, lại mềm dẻo Cáp đem lại tính kinh tế cho công trình cho phép kết cấu mảnh nhẹ hơn, điều cần cho cầu nhịp lớn Mặc dù cần số lượng dây văng đủ để chịu toàn lực cầu, tính mềm dẻo dây văng lại làm cho chúng yếu tác dụng tải trọng gió Mặc dù gặp bất lợi gió lớn, cầu với khối lượng nhẹ ưu điểm xảy động đất Tuy nhiên, xảy lún móng không trình động đất sau thời gian sử dụng, cầu dây văng bị phá hủy, phải cận thận ý đến vấn đề thiết kế móng Tao song song Tao xoắn Dây cáp Hình 12 Các loại cáp 2/2006 20 JVEEF’s Newsletter No.1 Đặc tính độc đáo dây văng kết cấu tổng thể làm cho việc thiết kế cầu dây văng trở thành nhiệm vụ phức tạp Đối với nhịp lớn, nơi mà gió nhiệt độ phải quan tâm, việc tính toán trở nên phức tạp trở thành nhiệm vụ bất khả thi giúp đỡ máy vi tính Việc chế tạo dây văng tương đối khó khăn Việc lắp đặt dây văng liên kết với dầm chủ cột tháp phức tạp đòi hỏi chế tạo xác cao Một sơ đồ bố trí với nhiều dây văng, dùng phổ biến ngày nay, có ưu điểm sau: • Hệ mặt cầu mảnh • Việc thi công kết cấu nhịp cầu trở nên đơn giản từ áp dụng phương pháp thi công hẫng mà không cần dây treo tạm thời • Sự truyền lực đơn giản • Thay dây văng dễ dàng • Ổ định khí động học, đặc biệt với hệ mặt cầu bê tông cốt thép, nơi tĩnh tải có hiệu giảm chấn • Mô men uốn tĩnh tải nhỏ • Độ võng hoạt tải nhỏ, cầu dây văng phù hợp cho cầu đường sắt Đặc điểm xây dựng Thành công cầu dây văng liên quan lớn đến trình thi công hiệu quả, mà đặc trưng loại cầu Do vậy, cầu dây văng thi công phương pháp Hình 13 Phương pháp xây dựng 21 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum 13b) Trong trường hợp sau, nhịp biên thi công trước giống cầu dầm thông thường Trong phương pháp thi công hẫng cân (đúc hẫng lắp hẫng, Hình 13a), cần lưu ý ổn định tổng thể trạng thái tạm thời phụ thuộc vào độ cứng chống uốn cố định cột tháp Trong nhiều trường hợp, độ cứng chi phối trình thiết kế tháp cầu Trong phương pháp thi công hẫng nhịp (Hình 13b), dây văng thường lắp đặt thành cặp cho dây văng nhịp biên thi công lúc với dây văng nhịp Trình tự thi công điển hình cầu dây văng bao gồm bước sau: Thi công hẫng đoạn dầm từ điểm neo có đến điểm Trong hầu hết trường hợp, đoạn dầm nâng lên hệ cần trục đặt hệ mặt cầu Lắp đặt dây văng, thường thực cách tháo cuộn dây cáp đặt hệ mặt cầu Điều chỉnh lực căng dây văng cách kích neo chủ động Chuyển hệ cần trục đến đầu dầm để thi công đoạn Trong nhiều trường hợp, dây văng phải chịu lực căng lớn sau đoạn dầm hẫng thi công Sau đó, lực căng giảm bớt dây văng căng kéo Một điều vô quan trọng cần hiểu rõ phân bố mô men tĩnh tải tĩnh dầm hoàn toàn bị chi phối lực căng dây văng suốt trình thi công Do đó, phân bố mô men tĩnh tải tối ưu đạt cách chọn lực căng dây văng ban đầu cho phù hợp Sự phân tích cần thiết giai đoạn thi công thực ngược lại cách thuận lợi, cách chọn trước phân bố mô men tĩnh tải theo mong muốn, sau tiến hành kiểm tra lại khả chịu lực kết cấu theo trình tự thi công Kết luận Trong năm gần đây, cầu dây văng sử dụng phổ biến nhờ vào ưu điểm sau: • Sử dụng vật liệu hiệu • Kết cấu không phức tạp, dễ chế tạo thi công • Thi công nhanh • Tính mỹ thuật cao 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum Vượt nhịp lớn Độ võng nhỏ cầu dây võng • Có tính kinh tế cao cầu nhịp lớn Cầu dây văng giúp người thiết kế có nhiều phương án lựa chọn để đạt đến dự án cạnh tranh ưu việt cho cầu nhịp lớn • Tài liệu tham khảo • Troitsky, M.S., “Cable Stayed Bridges: Theory and Design”, Granada Publishing Limited, Great Britain, 1977 Tài liệu trực tuyến Đại học Katholieke Leuven, Belgium (http://www.kuleuven.be/bwk/ materials/) Một số trang web khác internet ❈❈❈❈❈❈❈❈❈ Giới thiệu Tác giả TS Bùi Khắc Điệp KS Nguyễn Danh Thắng * Tiến sĩ Bùi Khắc Điệp, làm nghiên cứu Post-Doctor Khoa Công Trình Đại học Công Nghệ Tokyo, Nhật Bản Đã tốt nghiệp Đại học Bách Khoa Donetsk, Ucraine năm 1987, lấy Master năm 2000 Đại học Nagoya, Doctor Đại học Công Nghệ Nagoya năm 2003, Nhật Bản Chuyên ngành quan tâm nghiên cứu kết cấu đại xây dựng cầu sử dụng công nghệ dự ứng lực * Địa liên hệ: Phòng Cầu Hầm Viện KHCN Giao Thông Vận Tải, 1252 Đường Láng Đống Đa Hà Nội Tel: 84-4-766-1849; Email: bui@itst.gov.vn bui@cv.titech.ac.jp * Kỹ sư Nguyễn Danh Thắng, nghiên cứu sinh Master năm thứ khoa Xây dựng, ngành Cầu Đường, Đại học Quốc gia Yokohama, Nhật Bản Các nghiên cứu thực hiện: Điều chỉnh lực căng dây để khử độ võng tĩnh cầu Dây Văng; Thực trạng giải pháp hệ thống cầu vượt dành cho người hành TP HCM; Nghiên cứu mô hình cầu thích hợp cho giao thông nông thôn đồng sông Cửu Long * Địa liên hệ: Department of Civil Engineering, Yokohama National University Hodogaya-ku, Yokohama 240-8501 Japan; Tel: 080-6585-2555; E-mail: danhthangbk@yahoo.com 2/2006 22 [...]... là: thanh thép song song, sợi song song, tao song song, tao xoắn và lõi cáp (Hình 12) Trong các loại trên, mô đun đàn hồi giảm từ khoảng 200,000 MPa đối với 3 loại đầu xuống 150,000 MPa đối với dây cáp Các loại cáp có thể dùng cho dây văng là: thanh thép song song, sợi song song, tao song song, tao xoắn và lõi cáp (Hình 12) Trong các loại trên, mô đun đàn hồi giảm từ khoảng 200,000 MPa đối với 3 loại... 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... dầm cầu cứng cùng khẩu độ do đó có thể giảm tĩnh tải • Chiều cao của cột tháp thấp, do đó dễ dàng lắp đặt cáp văng, và giá nhân công sẽ giảm • Do chiều cao cột tháp thấp, chiều dài của 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 cáp văng ngắn dó đó giảm được sự dao động của cáp văng do tải trọng gió và kết quả là giảm ứng suất mỏi trong cáp văng • Sự biến thiên ứng suất trong cáp văng nhỏ, do vậy ứng suất chịu... hay nhiều mặt phẳng dây phụ thuộc vào chiều rộng của mặt cầu Tuy cầu dầm cáp hỗn hợp mới được phát triển trong khoảng hơn một thập kỷ nay nhưng đã hấp dẫn được các kỹ sư thiết kế cầu đặc biệt 12 JVEEF’s Newsletter No.1 Hình 10 So sánh các kích thước chủ yếu b) Về sự gia tăng ứng suất trong hệ dây treo Trong Hình 11 là biểu đồ so sánh sự gia tăng ứng suất trong hệ dây treo của cầu dây văng và cầu dầm cáp... ngang của cáp văng lớn Thành phần lực thẳng đứng trong cáp văng chỉ chiếm khoảng từ 10~25% toàn bộ lực căng trong cáp văng Mặt khác cột tháp có chiều cao thấp nên 13 Gia tăng ứng suất trong cáp (kgf/mm2) chuyển vị đỉnh tháp theo phương dọc cầu do hoạt tải sẽ nhỏ, kết quả là gia tăng ứng suất trong cáp văng cũng nhỏ Hình 11a sự gia tăng ứng suất trong cáp văng là 2~4kgf/mm2 bằng ¼ sự gia tăng ứng suất... cáp hỗn hợp vì trụ tháp có chiều cao lớn hơn, và kết quả là sự biến thiết ứng suất trong dây văng do hoạt tải cũng lớn hơn 16 12 8 4 0 Cầu dầm cáp Cầu dây văng 0 (a) Gia tăng ứng suất trong cáp (kgf/mm2) là ở Nhật Bản Chỉ trong một thời gian ngắn, một số lượng lớn các cầu dầm cáp hỗn hợp đã được các kỹ sư Nhật Bản thiết kế và xây dựng Sự phát triển nhanh chóng cầu dầm cáp hỗn hợp ở Nhật Bản về mặt số... thiên ứng suất trong cáp văng cũng nhỏ hơn so với sự biên thiên ứng suất trong dây văng Lý do có thể là chuyển vị đỉnh tháp theo phương dọc cầu trong cầu dầm cáp hỗn hợp nhỏ hơn so với cầu 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum dây văng, do đó sự gia tăng sứng suất trong cáp văng do hoạt tải cũng nhỏ hơn Do vậy khi thiết kế để tận dụng tối đa khả năng làm việc của vật... Nhận xét chung Bài báo này nhằm mục đích đưa thông tin đến bạn đọc, đặc biệt là các chuyên gia quản lý, kỹ sư cầu của Việt Nam về một loại kết cấu cầu mới - cầu dầm cáp hỗn hợp Các thông tin 14 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum trên mang tính tổng quan về một loại hình kết cấu cầu mới đang được phát triển rộng rãi trên thế giới Sau đây sẽ trình bày một số nhận xét chung... Yoshino, S., Konishi, Y.: Construction of an extradosed PC bridge by incremental launching method, Proceedings of the First fib Congress 2002 in Osaka, session 2, pp.571~578 ❈❈❈❈❈❈❈❈❈ 15 2/2006 JVEEF’s Newsletter No.1 Japanese-Vietnamese Engineers Exchange Forum Tổng quan về Cầu Dây Văng Nguyễn Danh Thắng Trường Đại Học Quốc Gia Yokohama Tóm tắc: Bài báo này giới thiệu lịch sử phát triển, một số khái... Một cầu dây văng điển hình có một hệ dầm liên tục với một hay nhiều cột tháp được đặt trên trụ cầu ở trong khoảng giữa nhịp Từ các cột tháp này, các dây văng được tỏa xuống và đỡ hệ dầm chủ (Hình 1 và 2) Ý tưởng đỡ một dầm bằng một hệ dây xiên tỏa xuống từ một cột buồm hay một tháp đã xuất hiện từ thời cổ xưa khi người Ai Cập áp với một nhịp khoảng 33.6 m, sử dụng các dây cáp xiên neo vào một tháp cầu ... Engineers Exchange Forum JVEEF’s Newsletter No.1 PHẦN I TRANG THÔNG TIN JVEEF Giới thiệu Câu lạc Giao lưu Kỹ thuật Việt-Nhật (JVEEF) Hồ Thái Hùng(1), Nguyễn Danh Thảo (2) Lời mở đầu Xin chào anh chị... 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 tập thể lưu học sinh,... hội Hoạt động ích cho tại, mà sau này, nhiều người (1) Công ty tư vấn thiết kế xây dựng Chodai (2) Trường Đại Học Quốc Gia Yokohama 2/2006 lại Nhật Bản, trở Việt Nam công tác, kiến thức quan hệ