nghiên cứu một số phương pháp và lựa chọn công nghệ thi công cầu dây văng

Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008

384
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP VÀ
LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU DÂY VĂNG
STUDY ON SOME CONSTRUCTION METHOD AND CHOSING
ERECTION TECHNOLOGY FOR CABLE STAYED BRIDGE

NHÓM SVTH: BÙI THỊ XUÂN PHƯỢNG,
NGUYỄN HỮU PHÚ, PHẠM VĂN PHONG
Lớp 05XC1, 05XC2 Trường Cao Đẳng Công Nghệ, Đại Học Đà
Nẵng
GVHD: BẠCH QUỐC SĨ
Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Cao đẳng Công nghệ, Đại
học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Đề tài mô tả đặc điểm và trình bày một số phương pháp thi công cầu dây văng, qua đó đề xuất
cách lựa chọn công nghệ thi công loại kết cấu này.
ABSTRACT
The document describe features and show some construction method for cable stayed bridge,
by the way have comments for chosing erection technology.

1. Mở đầu
Cầu dây văng là một kết cấu siêu tĩnh bậc cao, có dầm cứng bằng BTCT hoặc bằng thép
được kê trên các gối cứng ở mố trụ và các gối đàn hồi là các điểm treo của dây văng, đầu còn
lại của dây văng được liên kết vào đỉnh trụ tháp.
Cầu dây văng là loại cầu có kiểu dáng kiến trúc thanh mãnh, tính thẩm mỹ cao. Bên cạnh
đó loại kết cấu này có khả năng vượt nhịp lớn và tính kinh tế - kỹ thuật.
Từ chiếc cầu đầu tiên, cầu Stromsund được xây dựng ở Thụy Điển năm 1955, đến nay cầu
dây văng được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới và đạt được các thành tựu rực rỡ. Hiện đã
thống kê được trên 600 cầu dây văng và số lượng này ngày càng tăng thêm nhanh chóng.

Ở nước ta, việc áp dụng kết cấu cầu dây văng trong lĩnh vực xây dựng cầu còn rất hạn chế.
Tuy nhiên trong khoảng 10 năm trở lại đây, với yêu cầu thực tiễn trong công tác xây dựng hệ
thống cơ sở hạ tầng, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ máy tính chúng ta đã tiếp
cận và dần làm chủ công nghệ thiết kế và thi công.

Hình 1.1: Cầu Mỹ thuận, Vĩnh Long, 2000

Hình 1.2: Thi công cầu Kiền, Hải Phòng, 2002

Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008

385
2. Thi công cầu dây văng
2.1. Thi công dầm chủ theo phương pháp đúc hẫng
Phương pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dần từng đốt theo sơ đồ hẫng cho
tới khi nối liền thành các kết cấu nhịp cầu hoàn chỉnh bằng cách đúc các đốt dầm tại vị trí nhịp
cầu trên hệ ván khuôn đã được lắp đặt trước.
Qui trình công nghệ thi công dầm chủ theo phương pháp đúc hẫng (hình 2.1) được thực
hiện như sau:
- Lắp hệ đà giáo mở rộng trụ
tháp để đúc khối dầm tại vị trí
trụ (khối K0), bảo dưỡng để
bêtông đạt cường độ yêu cầu.
- Căng các dây văng để giữ các
khối đúc K0.
- Lắp đặt xe đúc hẫng, điều
chỉnh vị trí, cao độ và neo cố
vào khối vừa đúc.
- Lắp đặt ván khuôn cốt thép,
đúc khối tiếp theo, bảo dưỡng

bêtông.
- Căng dây văng.
- Tháo ván khuôn, di chuyển xe
đúc đến vị trí mới.
a)
b)

Hình 2.1: Sơ đồ thi công
theo phương pháp đúc hẫng
a) Đúc đốt K0 b) Đúc đốt kế tiếp
2.2. Thi công dầm chủ theo phương pháp lắp hẫng
Phương pháp lắp hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dần từng đốt theo sơ đồ hẫng cho
tới khi nối liền thành các kết cấu nhịp cầu hoàn chỉnh bằng cách lắp các đốt dầm đã được chế
tạo sẵn tại vị trí nhịp cầu.
Hình 2.2 là sơ đồ mô tả quá thi công lắp hẫng đốt dầm thứ N cho cầu treo dây văng có dầm
chủ bằng thép nối Hong Kong và ShenZhen được khởi công từ 7-2004 và hoàn thành 12-2005.

Nâng đốt dầm từ xà lan.
Hàn đốt dầm thứ N với
đốt dầm thứ (N-1) theo chu
vi của tiết diện hộ.
Kiểm tra mối hàn.

Tạo lực nén trước ở bản
mặt cầu.
Lắp đặt và căng cáp
nhịp chính (giai đoạn 1:
80%).
Lắp đặt và căng cáp
nhịp biên (căng 1 lần:

100%).

, ,
Thực hiện mối hàn giữa hai
đốt N và (N-1) ở phía trong.

3a 3a 3a
2c
2b
2a
1c
1b
1a
Tuyn tp Bỏo cỏo Hi ngh Sinh viờn Nghiờn cu Khoa hc ln th 6 i hc Nng - 2008

386

Gii phúng giỏ nõng v
di chuyn n v trớ mi.

Cng cỏp nhp chớnh
(giai on 2: 100%).


Kim tra li cụng tỏc ó
thc hin.
Gii phúng lc nộn
trc bn mt cu.
Hỡnh 2.2: S mụ t quỏ thi cụng lp hng t dm th N
2.3. Thi cụng dm ch theo phng phỏp lao kộo dc

Phng phỏp lao kộo dc dm ch l phng phỏp lao dm bng cỏch lao kộo dc dm ch
ó c lp rỏp trờn bói u cu ra phớa sụng t trờn m tr. Trong quỏ trỡnh lao dc, dm
c kờ trờn cỏc tr tm nhm lm gim vừng v ni lc trong dm trong quỏ trỡnh thi cụng
(hỡnh 2.3). Dõy cỏp vng c lp vo dm v thỏp, sau ú tin hnh cng cỏc dõy vng.
Dỏy caùp vng õaợ cng
Dỏy caùp vng chổa cng
Truỷ taỷm

Hỡnh 2.3: S thi cụng dm ch theo phng phỏp lao kộo dc
2.4. Thi cụng dm ch theo phng phỏp s dng dõy thiờn tuyn
Phng phỏp lao dm s dng dõy thiờn tuyn thng c ỏp dng ni cú a hỡnh phc
tp, sụng sõu. Dõy thiờn tuyn c vt qua nh thỏp v c neo hai u phớa cỏc m cu.
Trờn dõy thiờn tuyn cú gn con trt. Con trt cú nhim v nõng dm khi dm c kộo ra
phớa sụng bi ti kộo (hỡnh 2.4).
Truỷ taỷm
tồỡi keùo
con trổồỹt
dỏy haợm
dỏy thión tuyóỳn
1/2 S ệ LAO DệM 1/2 S ệ LếP DY

Hỡnh 2.4: S thi cụng dm ch theo phng phỏp s dng dõy thiờn tuyn
3. iu chnh lc cng dõy cỏp vng trong thi cụng cu dõy vng
3.1. c im chu lc trong cu dõy vng
Trong cu treo dõy vng, cỏc b phn chu lc chớnh (thỏp, dm ch v cỏp vng) liờn kt
vi nhau di dng cỏc tam giỏc c bn to nờn mt kt cu bn vng. Dm ch c xem
lm vic nh mt dm cng liờn tc ta trờn cỏc gi n hi (cỏc nỳt treo dõy cỏp xiờn) v mt
6b
6a
5 4

Tuyn tp Bỏo cỏo Hi ngh Sinh viờn Nghiờn cu Khoa hc ln th 6 i hc Nng - 2008

387
s gi cng (t ti cỏc m tr). Trong quỏ trỡnh thi cụng, dm ch b vừng di tỏc dng ca
tnh ti. vừng do tnh ti s lm sai lch trc dc thit k v cú th gõy ra mụ men un bt
li trong dm ch. Vỡ vy i vi cu treo dõy vng cn tin hnh cng cỏc dõy cỏp vng nhm
iu chnh ni lc v chuyn v cho dm ch.
Cú nhiu bin phỏp v cụng ngh iu chnh khỏc nhau t c hoc l biu bin
dng hoc biu ni lc hp lý hoc c hai. Hỡnh 3.1 th hin kt qa iu chnh lc cng
trong dõy cỏp vng t c hai mc tiờu khỏc nhau trong cu dõy vng trng thỏi hon
chnh.
3.2. Xỏc nh lc cng trong dõy cỏp vng
Phng trỡnh xỏc nh lc cng trong dõy cỏp vng khi mc tiờu iu chnh l mụmen un
ti cỏc nỳt treo dõy c vit nh sau:


iP
M . X M M

Trong ú:


i
M
: l ma trn nh hng mụ men un. Phn t
ij
m
l mụmen un ti nỳt i do lc cng
dõy n v ti nỳt j gõy ra.

X
: l l vộct n lc trong cỏc dõy vng.


P
M
: l vộct mụ men un do trng lng kt cu v cỏc nh hng th cp gõy ra
trong h trng thỏi hon chnh.


M
: l vộct mụmen un ca h cn t c sau iu chnh
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
1/2 BIỉU ệ ĩ VOẻNG DệM CHU
TRANG THAẽI HOAèN CHẩNH
1/2 BIỉU ệ MMEN UN DệM CHU
TRANG THAẽI HOAèN CHẩNH
Y M

Hỡnh 4.1: Ni lc v bin dng trng thỏi hon chnh

Phng trỡnh xỏc nh lc cng trong dõy cỏp vng khi mc tiờu iu chnh l chuyn ti
cỏc nỳt treo dõy c vit nh sau:


iP
Y . X Y Y

Trong ú:


i
Y
: l ma trn nh hng vừng ca dm. Phn t
ij
y
l vừng ti nỳt i do lc cng
dõy n v ti nỳt j gõy ra.


X
: l l vộct n lc trong cỏc dõy vng.


P
Y
: l vộct vừng do trng lng kt cu v cỏc nh hng th cp gõy ra trong h
trng thỏi hon chnh.


Y

: l vộct vừng ca h cn t c sau iu chnh.
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008

388
4. Nhận xét, kết luận
4.1. Đặc điểm cầu dây văng
- Cầu dây văng là kết cấu có nhiều ưu điểm nổi trội về kiểu dáng kiến trúc, khả năng vượt
nhịp lớn và tính kinh tế kỹ thuật cao.
- Cầu dây văng là loại kết cấu còn mới lạ trong thực tiễn áp dụng tại nước ta, tuy nhiên trong
khoảng 10 năm trở lại đây loại kết cấu này đã được quan tâm nhiều trong ngành xây dựng cầu.
4.2. Công nghệ thi công cầu dây văng
- Công nghệ thi công cầu dây văng cũng rất đa dạng.
- Các công nghệ thi công cầu dây văng bao gồm:
+ Công nghệ thi công hẫng.
+ Công nghệ thi công trên đà giáo - trụ tạm.
+ Công nghệ thi công sử dụng hệ dây thiên tuyến.
- Lựa chọn công nghệ thi công cầu dây văng phù hợp phụ thuộc vào trình độ công nghệ thi
công tại địa phương, địa hình thi công và vật liệu xây dựng cầu.
4.3. Điều chỉnh lực căng dây cáp văng trong thi công: Điều chỉnh lực căng trong dây cáp
văng trong quá trình thi công cầu có khả năng đạt được mục tiêu mong muốn về nội lực và
chuyển vị của dầm chủ trong kết cấu cầu.
4.4. Một số đề suất về lựa chọn công nghệ thi công cầu dây văng ở nước ta:
- Khi thi công cầu dây văng có dầm chủ bằng thép và địa hình không phức tạp nên áp dụng
dụng công nghệ thi công trên đà giáo trụ tạm.
- Khi thi công cầu dây văng có dầm chủ bằng thép và địa hình khó khăn nên áp dụng dụng
công nghệ thi công có sử dụng hệ dây thiên tuyến hoặc lắp hẫng.
- Khi thi công cầu dây văng có dầm chủ bằng bêtông cốt thép nên áp dụng dụng công nghệ
thi công đúc hẫng hoặc lắp hẫng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Lê Đình Tâm, Phạm Duy Hoà (2000), "Cầu dây văng", NXB Khoa Học và Kĩ Thuật, Hà
Nội.
[2] Lê Đình Tâm (2005), "Cầu bê tông cốt hép trên đường ô tô", NXB Xây Dựng, Hà Nội.
[3] Lê Đình Tâm, Trần Ngọc Nhung (1998), "Phương pháp thi công cầu dây văng", Đề tài
cấp Nhà nước KHCN 10-06), Hà Nội.
[4] Dennis Jang, Claudia Mibelli, Austin Pan, Mark Chen, "Construction engineering for
Hong Kong - ShenZhen cable stayed bridge", T. Y. Lin International , China.
[5] Manabutto, Yorofuzino, Toshio Miyata, "Cable stayed bridgé recent development and
their future", Elsevier Publisher, USA.