Bài giảng lập các phương án cầu

Trang 1

CHƯƠNG 1:
KHÁI NIỆM VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG
1.1. CÁC LOẠI CÔNG TRÌNH NHÂN TẠO TRÊN ĐƯỜNG:
- Khái niệm: Là một kết cấu do con người xây dựng trên đường cho phép vượt qua
cácchướng ngại vật để đảm bảo giao thông.
- Công trình nhân tạo trên đường bao gồm:
+ Công trình vượt sông, suối, thung lũng,…: Cầu, hầm.
+ Công trình chắn đất: Tường chắn.
+ Công trình thoát nước nhỏ: Cống, đường tràn, cầu tràn.
1.1.1. Cầu:
Cầu là công trình để vượt qua dòng nước, qua thung lũng, qua đường, qua các khu vực sảnxuất,
các khu thương mại hoặc qua khu dân cư. Theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 thì cầu là một kết cấu
bất kỳ vượt khẩu độ không dưới 6m tạo thành một phần của một con đường.

Hình 1.1c: Cầu Nanpu (Trung Quốc)

Hình 1.1b: Cầu Bixby (Hoa kỳ).

1.1.2. Các công trình thoát nước nhỏ:
- Đường tràn là công trình có mặt đường nằm sát cao độ đáy sông, vào mùa mưa
nướcchảy tràn qua mặt đường nhưng xe cộ vẫn đi lại được. Có thể đặt cống bên dưới
để thoát nước.


Trang 2

Áp dụng: Cho các dòng chảy có lưu lượng nhỏ, và có lũ xảy ra trong thời gian ngắn.

Hìn

Hình 1.2b: Công trình đường tràn trong thực tế.
-

Cầu tràn là công trình được thiết kế dành một lối thoát nước dưới đường, đủ để
dòng chảy thông qua với một lưu lượng nhất định. Khi vượt quá lưu lượng này, nước sẽ
tràn qua đường.

-

Áp dụng: Cho những dòng chảy có lưu lượng nhỏ và trung bình tương đối kéo
dài trong năm.

-

Cống là công trình thoát nước chủ yếu qua các dòng nước nhỏ, có lưu lượng nhỏ (Q
≤40÷50 m3/s).


Trang 3

-

Quy định: Chiều dày lớp đất đắp trên đỉnh cống ≥ 0.5m để phân bố áp lực bánh xe và
giảm lực xung kích.

Hình 1.4b: Công trình cống trong thực tế.
1.1.3. Tường chắn:
Tường chắn là công trình chắn đất, được xây dựng nhằm đảm bảo ổn định của độ dốc taluynền
đường.

Hình 1.5: Công trình tường chắn.
1.1.4. Hầm:
Hầm là công trình có cao độ tuyến đường thấp hơn nhiều so với mặt đất tự nhiên. Tùy theomục
đích sử dụng có các công trình hầm sau:
-

Hầm vượt núi: Là hầm được xây dựng xuyên qua núi, có cao độ tuyến đường thấp hơn
nhiều so với cao độ mặt đất tự nhiên.


Trang 4

-

Hình 1.6a: Mô hình hầm vượt núi.

Hình 1.6b: Hầm Hải Vân (Việt Nam).
-

Hầm vượt sông, eo biển: Khi vượt qua các sông lớn, các eo biển sâu, việc xây dựng trụ
cầu khó khăn hoặc cầu quá cao, khi đó ta có thể làm hầm.


Trang 5

-

Hình 1.7: Hầm Thủ Thiêm (Việt Nam).
-

Hầm giao thông trong lòng đất: Trong các thành phố đông dân cư để đảm bảo
giao thông nhanh chóng, có thể xây dựng các hầm cho người, xe cộ hoặc tàu điện đi qua.

Hình 1.8a: Mô hình hầm giao thông trong lòng đất.

Hình 1.8b: Công trình hầm giao thông trong lòng đất.


Trang 6

Hình 1.8c: Mô hình xây dựng tàu điện ngầm ở Hà Nội trong tương lai.
- Hầm vượt đường (hầm chui): Tại các nút giao ta có thể xây dựng hầm chui.

Hình 1.9: Công trình hầm vượt đường.
1.2. CÁC BỘ PHẬN VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CẦU:
1.2.1. Các bộ phận của công trình cầu:
- Công trình cầu bao gồm: Cầu, đường dẫn vào cầu, các công trình điều chỉnh dòng
chảy và gia cố bờ sông.
- Cầu bao gồm: Kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới.
+ Kết cấu phần trên: Kết cấu nhịp.
Tác dụng: Tạo ra bề mặt cho xe chạy và cho người đi bộ trên cầu, đảm bảo xe chạy êm
thuận và an toàn trong quá trình chuyển động.
+ Kết cấu phần dưới: Mố cầu, trụ cầu, nền móng.


Trang 7

Tác dụng: Đỡ kết cấu phần trên và truyền tải trọng từ kết cấu phần trên xuống đất nền.
Kết cấu phần dưới thường chiếm (40 ÷60)% tổng giá thành xây dựng công trình.

Hìn
h 1.10: Các bộ phận của cầu.
- Ngoài ra còn có các kết cấu phụ trợ khác như: Lớp phủ mặt cầu, lan can, hệ thống thoát nước,
gối cầu, khe co giãn, …
1.2.2. Các kích thước cơ bản của cầu:

Hình 1.11: Các kích thước cơ bản của cầu.
-

Các chiều dài cầu:

+ Khẩu độ thoát nước dưới cầu (L0):Là khoảng cách tính từ mép trong mố bên này đến mép
trong của mố bên kia. Khẩu độ thoát nước dưới cầu được xác định trên cơ sở tính
toánthủy văn dưới cầu theo tần suất thiết kế P%, đảm bảo sau khi xây dựng cầu không phát
sinh ra hiện tượng xói chung và xói cục bộ quá lớn hoặc không tạo nên mực nước dềnh quá
lớn trước cầu.
+ Chiều dài nhịp (Lnh): Là khoảng cách tính từ đầu dầm bên này đến đầu dầm bên kia.
+ Chiều dài nhịp tính toán (Ltt): Là chiều dài đoạn dầm mà tại đó biểu đồ mômen không đổi
dấu.
+ Chiều dài toàn cầu (Lcau): Là chiều dài tính từ đuôi mố bên này đến đuôi mố bên kia.

Trong đó:
•Lnh: Là chiều dài của một nhịp.
•a: Khe hở giữa các đầu dầm.
•Lmo: Chiều dài của mố cầu.
-

Các chiều cao thiết kế cầu:

Trang 8

+ Chiều cao tự do dưới cầu (H): Là khoảng cách tính từ đáy KCN đến MNCN.
+ Chiều cao kiến trúc của cầu (Hkt): Là khoảng cách tính từ đáy KCN đến mặt đường xe
chạy.
+ Chiều cao của cầu (H1): Là khoảng cách tính từ mặt đường xe chạy đến MNTN (đối với
cầu vượt qua dòng nước) và đến mặt đất tự nhiên (đối với cầu cạn).
- Các mực nước thiết kế:
+ Mực nước cao nhất (MNCN): Là mực nước lớn nhất xuất hiện trên sông ứng với tần suất lũ
thiết kế P%. Dựa vào MNCN để xác định khẩu độ cầu tính toán và cao độ đáy dầm.
+ Mực nước thấp nhất (MNTN): Là mực nước thấp nhất xuất hiện trên sông ứng với tần suất lũ
thiết kế P%.
Dựa vào MNTN để biết vị trí chỗ lòng sông nước sâu trong mùa cạn, căn cứ vào đó để xác
định vị trí các nhịp thông thuyền.
Ngoài ra còn xác định cao độ đỉnh bệ móng của trụ giữa sông.
Mực nước cao nhất và mực nước thấp nhất được xác định theo các số liệu quan trắc
thủy văn về mực nước lũ, được tính toán theo tần suất P% quy định đối với các cầu và đường
khác nhau.
+ Mực nước thông thuyền (MNTT): Là mực nước cao nhất cho phép tàu bè đi lại dưới cầu an
toàn. Dựa vào MNTT và chiều cao thông thuyền để xác định cao độ đáy dầm. Theo Tiêu chuẩn
22TCN18-79, tần suất thiết kế để tính MNCN, MNTN cho cầu vừa, cầu lớn là 1%, MNTT
là 5%.
Hiện nay theo Tiêu chuẩn 22TCN272-05 không quy định.
Xác định cao độ đáy dầm:
+ Đáy dầm tại mọi vị trí phải cao hơn MNCN ≥0.5m đối với sông đồng bằng và ≥1.0m đối với
sông miền núi có đá lăn cây trôi (đường ôtô).
+ Tại những nơi khô cạn hoặc đối với cầu cạn, cầu vượt thì cao độ đáy dầm tại mọi vị
trí phải cao hơn mặt đất tự nhiên ≥1.0m.
+ Cao độ đáy dầm phải cao hơn hoặc bằng MNTT cộng với chiều cao thông thuyền.
+ Đỉnh xà mũ của mố trụ phải cao hơn MNCN tối thiểu là 0.25m.

1.3. PHÂN LOẠI CẦU:
1.3.1. Phân loại theo mục đích sử dụng:
Tùy theo mục đích sử dụng, có thể phân thành các loại cầu:
- Cầu ôtô: Là công trình cầu cho tất cả các phương tiện giao thông trên đường ôtô như: xetải, xe
gắn máy, xe thô sơ và đoàn người bộ hành, ...
- Cầu đường sắt: Được xây dựng dành riêng cho tàu hỏa.
- Cầu đi bộ: Phục vụ dành riêng cho người đi bộ.
- Cầu thành phố: Là cầu cho ô tô, tàu điện, người đi bộ, ...


Trang 9

- Cầu chạy chung: Là cầu cho cả ô tô, xe lửa, người đi bộ, ...
- Cầu đặc biệt: Là các cầu phục vụ cho các ống dẫn nước, ống dẫn khí, ...
1.3.2. Phân loại theo vật liệu làm kết cấu nhịp:
- Cầu gỗ.
- Cầu đá.
- Cầu bê tông.
- Cầu bê tông cốt thép.
- Cầu thép.
1.3.3. Phân loại theo chướng ngại vật:
- Cầu thông thường (vượt sông): Là các công trình cầu được xây dựng vượt qua các dòng nước
như: sông, suối, khe sâu, ...

Hìn
h 1.12a: Mô hình cầu thông thường.

Hình 1.12b: Công trình cầu thông thường.
- Cầu vượt (cầu qua đường): Là các công trình cầu được thiết kế cho các nút giao
nhaukhác mức trên đường ôtô hoặc đường sắt.

Hì
nh 1.13a: Mô hình cầu vượt đường.


Trang 10

Hìn
h 1.13b: Công trình cầu vượt đường.
- Cầu cạn: Là các công trình cầu được xây dựng ngay trên mặt đất để làm cầu dẫn vào cầu chính
hoặc nâng cao độ tuyến đường lên để giải phóng không gian bên dưới.

Hìn
h 1.14a: Mô hình cầu cạn.

Hình 1.14b: Công trình cầu cạn.
-

Cầu cao: Là các công trình cầu bắc qua thung lũng khe sâu, các trụ cầu có chiều cao > 20
÷25 m, thậm chí đến hàng trăm mét.

Hình 1.15a: Mô hình cầu cao.


Trang 11

Hình 1.15b: Công trình cầu cao.
- Cầu phao: Là các công trình cầu được xây dựng bằng hệ nổi nhằm phục vụ cho mục đích quân
sự hoặc phục vụ giao thông trong một thời gian ngắn.

Hìn
h 1.16a: Mô hình cầu phao.

Hìn
h 1.16b: Công trình cầu phao.
-

Cầu mở: Cầu mở là cầu có 1 hoặc 2 nhịp sẽ được di động khỏi vị trí để tàu bè
qua lại trong khoảng thời gian nhất định.

-

Có các loại cầu mở sau:

+ Cầu cất: KCN có thể mở về 1 phía hoặc 2 phía theo góc 700÷800 so với phương nằm ngang.

Hình 1.17a: Mô hình cầu cất.


Trang 12

Hình 1.17b: Công trình cầu cất.
+ Cầu nâng: KCN được nâng hạ theo phương thẳng đứng.

Hình 1.18a: Mô hình cầu nâng.

Hình 1.18b: Công trình cầu nâng.
+ Cầu quay: KCN quay trên mặt bằng một góc 900.

Hình 1.19a: Mô hình cầu quay.

Trang 13

Hìn
h 1.19b: Công trình cầu quay.
1.3.4. Phân loại theo cao độ đường xe chạy:
Tùy theo việc bố trí cao độ đường xe chạy, có thể phân thành:
-

Cầu có đường xe chạy trên: Khi đường xe chạy đặt trên đỉnh kết cấu nhịp.

Hình 1.20: Cầu có đường xe chạy trên.
- Cầu có đường xe chạy dưới: Khi đường xe chạy bố trí dọc theo biên dưới KCN.

Hình
1.21: Cầu có đường xe chạy dưới.
- Cầu có đường xe chạy giữa: Khi đường xe chạy bố trí giữa phạm vi của KCN.


Trang 14

Hìn
h 1.22: Cầu có đường xe chạy giữa.
1.3.5. Phân loại theo sơ đồ tĩnh học:
- Sơ đồ dầm giản đơn:
+ Phân bố nội lực: Biểu đồ momen chỉ códấu (+) và giá trị lớn nhất tại giữa nhịp.
+ Phân bố vật liệu: Vật liệu tập trung chủyếu ở khu vực giữa nhịp do đó nội lực do
tĩnhtải lớn, dự trữ khả năng chịu hoạt tải kém nênkhả năng vượt nhịp thấp.

Hình 1.23. Sơ đồ dầm giản đơn.
+ Khả năng vượt nhịp:
• KCN cầu dầm: L ≤ 40m
• KCN cầu dàn: L ≤ 60m
- Sơ đồ dầm mút thừa:

Hình 1.24. Sơ đồ dầm mút thừa.
+ Phân bố nội lực: Biểu đồ momen xuất hiện M(-) tại mặt cắt gối và M(+) tại mặt cắt
giữa nhịp.
+ Phân bố vật liệu: Vật liệu tập trung chủ yếu ở mặt cắt gối do đó KCN nhỏ nên khả
năng vượt nhịp tốt hơn so với KCN giản đơn.
- Sơ đồ dầm hẫng - nhịp đeo:


Trang 15

Hình
1.25. Sơ đồ dầm hẫng nhịp đeo.
+ KCN có dầm đeo thường khai thác không êm thuận, lực xung kích lớn, khe co giãn
phải cấu tạo phức tạp do đó hiện nay ít dùng.
- Sơ đồ dầm liên tục:

Hình
1.26. Sơ đồ dầm liên tục.
+ Giá trị M(-) tại mặt cắt gối lớn hơn M(+) ở mặt cắt giữa nhịp do đó phát huy được hếtkhả năng
làm việc của vật liệu.
+ Kết cấu liên tục còn giảm được số lượng khe co giãn trên cầu, do đó đảm bảo êm
thuận cho xe chạy.
+ Khả năng vượt nhịp:
•KCN dầm thép: L ≤ 90m.

•KCN dàn thép: L ≤ 120m.
•KCN dầm BTCT DƯL: L≤ 150m.
•KCN cầu treo, cầu dây văng: L≈ 150 ÷ 450m.
1.3.6. Phân loại theo sơ đồ cấu tạo:
- Cầu dầm:
+ Bộ phận chịu lực chủ yếu là dầm, làm việc chịu uốn.
+ Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng tại gối chỉ phát sinh phản lực thẳng đứng V.

Hình 1.27a. Mô hình KCN cầu dầm.


Trang 16

Hình 1.27b. Công trình cầu dầm.
-

Cầu vòm:

+ Bộ phận chịu lực chủ yếu là vòm, vòm làm việc chịu nén và chịu uốn.
+ Phản lực gối ở vòm (trong vòm không chốt) gồm có lực thẳng đứng V, momen uốn M và
lực đẩy ngang H.
+ Nếu có thanh giằng để chịu lực đẩy ngang H thì phản lực gối của vòm sẽ chỉ gồm
phản lực thẳng đứng V giống như cầu dầm. Khi đó ta có hệ thống cầu dầm - vòm tổ
hợp.

Hình 1.28b. Công trình cầu vòm.
-

Cầu dàn:

+ Kết cấu chịu lực chính của kết cấu nhịp cầu dàn là các mặt phẳng dàn, với các thanhdàn
chỉ chịu lực dọc trục (kéo hoặc nén). Chiều cao dàn lớn nên khả năng chịu lực và
vượtnhịp của kết cấu nhịp cầu dàn lớn hơn so với kết cấu nhịp cầu dầm.
Nhược điểm chính củakết cấu nhịp cầu dàn là cấu tạo và thi công phức tạp.
+ KCN cầu dàn thường áp dụng cho các cầu chịu tải trọng lớn như cầu đường sắt.


Trang 17

Hìn
h 1.29a: Mô hình KCN cầu dàn.

Hìn
h 1.29b: Công trình cầu dàn.
-

Cầu khung:

+ Trụ và dầm được liên kết cứng với nhau để chịu lực.
+ Phản lực gối gồm có phản lực thẳngđứng V và lực đẩy ngang H, nếu chân khung liên
kết khớp thì sẽ không có momen M.

Hình 1.30a. Mô hình KCN cầu khung.

Hìn
h 1.30b. Công trình cầu khung.
-

Cầu treo:

Trang 18

-

+ Bộ phận chịu lực chủ yếu của cầu treo là dây cáp hoặc dây xích đỡ hệ mặt cầu
(dầmhoặc dàn). Do đó trên quan điểm tĩnh học, cầu treo là hệ thống tổ hợp giữa dây và
dầm (hoặcdàn).

-

+ Có thể phân cầu treo thành 2 loại:Cầu treo dây võng (gọi tắt là cầu treo).Cầu treo dây
xiên (cầu dây văng).

•Cầu treo dây xiên (cầu dây văng): Đây là kết cấu dầm cứng tựa trên các gối cứng là các gối
cầu trên mố - trụ và trên các gối đàn hồi là các dây văng. Dây văng neo vào dầmcứng
biến thành một hệ không có lực đẩy ngang.

Hìn
h 1.31a: Mô hình KCN cầu dây văng. Hình 1.31b: Công trình cầu dây văng.
•Cầu treo dây võng (cầu treo): Trong cầu treo, dây làm việc chủ yếu chịu kéo và tại chỗ neo cáp
có phản lực thẳng đứng (lực nhổ) và phản lực ngang rất lớn do đó trong kết cấunhịp cầu treo tại vị
trí mố ta phải cấu tạo hố neo rất lớn và rất phức tạp.

Hình 1.32a: Mô hình KCN cầu treo dây võng.


Trang 19

Hình 1.32b: Công trình cầu treo dây võng.

1.4. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI CẦU:
1.4.1. Yêu cầu về mặt xây dựng và khai thác:
- Đảm bảo xe chạy thuận tiện, an toàn và không bị giảm tốc độ trên tuyến đường.
- Chiều rộng đường xe chạy phải phù hợp với lưu lượng và loại xe tính toán. Mặt cầu tốt, bằng
phẳng, đủ độ nhám và thoát nước nhanh chóng.
- Sơ đồ cầu, chiều dài nhịp và chiều dài cầu phải đảm bảo khẩu độ thoát nước yêu cầu, tàu bè đi
lại dưới sông thuận lợi và an toàn.
- Kết cấu cầu phải đảm bảo khả năng thi công, phù hợp với các công nghệ thi công.
Cầu phải có kết cấu hiện đại, đảm bảo tính công nghiệp hóa trong chế tạo và xây dựng.
Đồng thời kết cấu phải có đủ độ bền, độ cứng, độ ổn định của toàn cầu và của từng bộ phận.
1.4.2. Yêu cầu về mặt kinh tế:
- Đảm bảo chi phí thiết bị, vật liệu rẻ nhất, giảm sức lao động, giảm giá thành xây
dựng đến mức tối đa.
- Khi tính giá thành của công trình cầu, phải xét đến giá thành duy tu, sửa chữa; đồng thới phải
tính đến sự phát triển của nền kinh tế quốc dân khi lựa chọn các phương án cầu.
1.4.3. Yêu cầu về mặt mỹ quan:
Cầu phải có hình dáng đẹp, phù hợp với quang cảnh địa phương đặc biệt là các công trìnhnằm
trong thành phố hoặc các khu danh lam thắng cảnh, di tích lịch sử.
1.4.4. Yêu cầu về mặt an ninh quốc phòng:
Ngoài mục đích giao thông còn phải xét đến tính thiết thực cho các hoạt động an ninh
quốc phòng. Khi có chiến tranh bất chợt xảy ra thì các cây cầu có thể chuyển sang
phục vụ cho các loại xe đặc chủng của quân đội.
1.5. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGÀNH XÂY DỰNG
CẦU:1.5.1. Sơ lược lịch sử phát triển ngành xây dựng cầu:
1.5.1.1. Cầu gỗ:
- Cầu gỗ là loại cầu được xây dựng lâu đời nhất.
- Gỗ là loại vật liệu tự nhiên tương đối tốt, tuy nhiên khi dùng trong xây dựng cầu thì phảichọn
loại gỗ tốt như lim, gụ, sến, táu… và phải có biện pháp phòng mục.

Trang 20

- Cầu gỗ có thới gian sử dụng ngắn, khả năng vượt nhịp không lớn lắm (L≈ 30÷50m).
- Hiện nay chỉ còn sử dụng ở miền rừng, đường lâm nghiệp và các cầu tạm hoặc đà
giáo phục vụ thi công.

Hình 1.33: Cầu gỗ.
1.5.1.2. Cầu đá:
- Được xây dựng từ hàng ngàn năm về trước, đến ngày nay vẫn tồn tại và sử dụng được.
- Hầu hết cầu đá được xây dựng theo dạng cầu vòm để phù hợp với tính chất chịu nén củađá.
- Cầu vòm đá có thể vượt khẩu độ nhịp đến 100m.
- Cầu đá xây dựng khó khăn nên ít có khả năng xây dựng công nghiệp hoá.
- Hiện nay chỉ áp dụng ở các vùng miền núi, nơi có thể khai thác đá trực tiếp tại chỗ hoặcđể làm
các công trình kiến trúc nghệ thuật ở những danh lam thắng cảnh.

Hình 1.34: Cầu đá.
1.5.1.3. Cầu thép:
- Cầu thép xuất hiện vào nửa cuối của thế kỷ 19.
- Cầu kim loại đầu tiên được làm bằng gang, tiếp đến là sự ra đời của cầu treo dây xích.
- Để vượt qua các sông rất lớn với nhịp rất lớn, người ta dùng cầu thép.
- Ưu điểm nổi bật của cầu thép là hoàn toàn công nghiệp hoá chế tạo và lắp ráp, dễ
dàng lắp ráp bằng phương pháp hẫng do đó dễ xây dựng qua sông sâu, thung lũng sâu và qua
sông có nhiều tàu bè đi lại.
- Nhược điểm của cầu thép là gỉ, do đó tốn công bảo dưỡng.


Trang 21

- Sự ra đời và phát triển của cầu vòm và cầu dây văng đang là bước tiến mới của cầu thép.

Hình 1.35: Cầu thép.
1.5.1.4. Cầu bêtông cốt thép:
- Cuối thế kỷ 19, trong xây dựng cầu đã sử dụng một loại vật liệu mới là BTCT.
- Trong giai đoạn đầu, các cầu BTCT thường có dạng cầu bản, dầm và vòm có khẩu độ
nhỏ hơn 30m.
- Đến những năm 30 của thế kỷ 20, sau khi kỹ sư Freyssinet nghiên cứu thành công BTCT ứng
suất trước thì cầu BTCT bắt đầu phát triển mạnh mẽ.
- Sau đại chiến thế giới lần thứ 2, các kết cấu nhịp lắp ghép, kết cấu bán lắp ghép bằng
BTCT DƯL được sử dụng hàng loạt.
- Hiện nay, cầu BTCT ngày càng được phát triển mở ra kỷ nguyên mới trong việc sử dụng KCN
BTCT thay thế cho KCN cầu thép. Cầu BTCT đã vượt được khẩu độ đến 200÷300m và sự hình
thành các kết cấu liên hợp như dàn - dây, dầm - dây, … chắc chắn sẽ xuất hiện nhữngcây cầu có
khẩu độ nhịp lớn hơn 400÷500m.

Hình 1.36: Cầu bêtông cốt thép.
Lịch sử phát triển ngành cầu Việt Nam:
-

So với các nước trên thế giới, ngành xâydựng cầu Việt Nam vẫn còn
non trẻ. Trước cách mạng tháng 8, trên các tuyến đường ôtô chủ yếu có các cầu
BTCT nhịp nhỏ từ 3 - 20m, khổ hẹp, một làn xe, tải trọng nhỏ thuộc các hệ
thống cầu bản, dầm giản đơn, dầm hẫng, khung.


Trang 22

-

Thời kỳ này cũng có một số cầu thép lớn vượt qua các sông lớn như cầu Đuống, cầu
Ninh Bình, cầuLai Vu, cầu Long Biên cho đường sắt và ôtô đi chung, …, trong

đó cầu Long Biên có nhịplớn nhất gần 130m, chiều dài toàn cầu gần 3km.
Trong thời kỳ kháng chiến chống thực dânPháp phần lớn các cầu đã bị phá hoại.
Từ sau hòa bình lập lại (1954), một loạt các cầu mới trên đường sắt và ôtô đã được
xây dựng. Cầu thép có: Cầu Hàm Rồng (Thanh Hóa), cầu Làng Giàng, cầu Việt Trì; cầu
BTCT thường có: Cầu Đoan Vĩ, cầu Bùng, cầu Giẽ; cầu BTCTDUL có: Cầu Phủ Lỗ, cầu
Cửa Tiền, … nhưng các cầu này đến năm 1964 - 1972 lại bị đế quốc Mỹ ném bom phá
hoại.

- Từ năm 1975 đến nay chúng ta đã xây dựng hàng loạt các cầu mới trên tuyến
đườngsắt và ôtô. Sau đây là một số cầu điển hình:
+ Cầu Thăng Long qua sông Hồng cho đường sắt và ôtô được xây dựng xong
năm1982, các nhịp chính là dàn thép liên tục, nhịp lớn nhất 112m, cầu dẫn là các nhịp dầm
giảnđơn BTCTDUL nhịp 33m, chiều dài toàn cầu 1680m.

Hình 1.37: Cầu Thăng Long (Hà Nội).
+ Cầu Chương Dương qua sông Hồng (1985), có các nhịp chính là dàn thép, nhịp lớn nhất
97.6m, chiều dài toàn cầu 1211m.
+ Cầu Đò Quan (Nam Định), năm 1994, nhịp chính là dầm thép liên hợp bản BTCT, liên tục, có
sơ đồ 42 + 63 + 42 (m).

Hình 1.38: Cầu Chương Dương (Hà Nội). Hình 1.39: Cầu Đò Quan (Nam Định).


Trang 23

+ Cầu Phú Lương (Hải Dương), năm 1996, cầu khung dầm BTCTDUL, thi công bằng
phương pháp đúc hẫng, nhịp lớn nhất 102m.
+ Cầu Sông Gianh (Quảng Bình), năm 1998, dầm liên tục BTCTDUL có nhịp lớn nhất
120m.

Hình 1.40: Cầu Phú Lương (Hải Dương). Hình 1.41: Cầu Sông Gianh (Quảng Bình).

Hình 1.42: Cầu Hiền Lương (Quảng Trị). Hình 1.43: Cầu Bính (Hải Phòng).
+ Cầu Hoàng Long (Thanh Hóa), cầu khung dầm BTCTDULcó nhịp lớn nhất 130m.
+ Cầu Hiền Lương (Quảng Trị), năm 1999, sơ đồ 30.75 + (4x42) + 30.75 (m).
+ Hàng loạt các cầu dây văng đã được xây dựng như: Cầu Đakrông (Quảng Trị), cầuquay Sông
Hàn (Đà Nẵng), cầu Mỹ Thuận (Vĩnh Long), cầu Bính (Hải Phòng), cầu Bãi Cháy(Quảng Ninh),
cầu Cần Thơ, …
1.5.2. Một số xu hướng phát triển khoa học kỹ thuật trong ngành xây dựng cầu:
1.5.2.1. Về vật liệu:
- Các loại vật liệu có cường độ cao sẽ sớm được sử dụng rộng rãi trong xây dựng cầu:
Bêtông mác cao, bê tông siêu dẻo có cường độ sớm, thép cường độ cao, thép hợp kim thấp.
- Để giảm trọng lượng bản thân kết cấu, đẩy mạnh nghiên cứu sử dụng các loại vật
liệunhẹ, hợp kim nhôm, bê tông cốt thép hoặc sợi thuỷ tinh, …
1.5.2.2. Về kết cấu:
Các kết cấu hợp lý sẽ được áp dụng chủ yếu trong xây dựng cầu như:
- Kết cấu thép - BTCT liên hợp, BTCT DƯL, …


Trang 24

- Kết cấu có sử dụng bản trực hướng, tiết diện hình hộp, …
- Cầu dây văng và cầu khung dầm liên tục BTCT DƯL, …
1.5.2.3. Về công nghệ thi công:
- Sử dụng các phương tiện vận chuyển và lao lắp có năng lực lớn.
- Áp dụng nhanh chóng các công nghệ thi công tiên tiến như: Đúc đẩy, đúc hẫng, lắp hẫng,đúc
trên đà giáo di động, …
1.5.2.4. Về tính toán:
- Hoàn thiện lý thuyết tính toán với sự giúp đỡ của công nghệ tin học thông qua phần mềmtính
toán chuyên ngành như: Midas Civil 2010; RM V8.i 2008; Sap 2000 V15, ...

- Đẩy mạnh nghiên cứu tính toán chính xác kết cấu có xét đầy đủ các yếu tố phi
tuyến,không gian, …
- Nghiên cứu các tác động của môi trường đến kết cấu cầu như: Nhiệt độ, gió, bão,
độngđất, …
- Tiến hành thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm ngoài hiện trường để so sánh và
đánh giá sự hoàn chỉnh của lý thuyết.


Trang 25

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN CẦU
3.1. CÁC CĂN CỨ LẬP PHƯƠNG ÁN CẦU:
3.1.1. Khái niệm chung:
Việc thiết kế và lựa chọn phương án cầu là một bài toán tổng thể nhiều mặt: Kỹ thuật
công nghệ, quy hoạch, môi trường, kinh tế. Các phương án cầu nêu ra phải thỏa mãn
yêu cầu kỹ thuật, kinh tế, công nghệ thi công, điều kiện khai thác duy tu bảo dưỡng, ý nghĩa
quốc phòng và yêu cầu mỹ quan. Trong thiết kế, người ta phải thành lập nhiều
phương án, sau đó tính toán cụ thể từng phương án và đánh giá chúng để từ đó lựa
chọn ra phương án tối ưu nhất.
3.1.2. Phân tích các tài liệu khi thiết kế các phương án cầu:
3.1.2.1. Chọn vị trí cầu:
- Cầu nhỏ (L<25m): Vị trí cầu phụ thuộc vào tuyến đường. Do đó việc khảo sát
và xâydựng tuyến là hết sức quan trọng, xây dựng tuyến kết hợp với việc xây dựng cầu.
- Cầu lớn (L>100m): Tuyến đường phụ thuộc vào cầu. Như vậy việc khảo sát, lựa chọn vị
trí cầu là rất quan trọng nhằm chọn được vị trí xây dựng cầu hợp lý nhất sau đó có thể
nắn tuyến theo vị trí cầu đã chọn.
- Cầu trung (L=25÷100m): Phải xem xét cả hai khả năng cầu theo tuyến hoặc
tuyến theo cầu, sau đó so sánh phân tích xem phương án nào có lợi hơn thì lựa chọn và
triển khai xây dựng. Trong thực tế, khi thành lập phương án cầu thì ta phải đưa ra rất nhiều các
phương án vị trí cầu khác nhau sau đó so sánh các phương án trên nhiều phương diện:

- Về mặt kỹ thuật: So sánh theo các điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn, thi công và bốtrí
công trường, …
Vị trí cầu nên tránh đặt tại các vị trí sau:
+ Cầu đi qua địa hình thấp, địa chất hai đầu cầu yếu dẫn đến việc xử lý lún phức tạpvà
gặp rất nhiều khó khăn.