Quản lý tình trạng kỹ thuật của cầu Extradosed - cầu An Đông tỉnh Ninh Thuận

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN QUANG NGỌC

QUẢN LÝ TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT CỦA CẦU
EXTRADOSED - CẦU AN ĐÔNG TỈNH NINH THUẬN
Chuyên ngành
Mã số chuyên ngành

: Xây dựng cầu hầm
: 60 58 25

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2015


Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn: TS. Phùng Mạnh Tiến

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Đặng Đăng Tùng

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Vũ Xuân Hòa

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 16 tháng 01 năm 2016.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. Lê Bá Khánh
2. TS. Đặng Đăng Tùng
3. TS. Vũ Xuân Hòa

4. TS. Phùng Mạnh Tiến
5. TS. Ngô Trần Trọng Lễ
Xác nhận của Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được chỉnh sửa.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG


3
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp. HCM, ngày 01 tháng 12 năm 2015

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Trần Quang Ngọc

MSHV: 12380410

Ngày, tháng, năm sinh: 02 - 08 - 1978

Nơi Sinh: Ninh Thuận

Chuyên ngành: Xây dựng cầu hầm

Mã số: 605825

I. TÊN ĐỀ TÀI: QUẢN LÝ TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT CỦA CẦU
EXTRADOSED - CẦU AN ĐÔNG TỈNH NINH THUẬN
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Luận văn bao gồm:
Phần mở đầu
Chương 1 - Đặc tính của cầu Extradosed
Chương 2 - Tổng quan về đề tài nghiên cứu
Chương 3 - Quản lý tình trạng kỹ thuật của cầu Extradosed - cầu An Đông
tỉnh Ninh Thuận.
Kết luận và hướng phát triển của đề tài nghiên cứu
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 06 - 07 - 2015
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 04 12 2015
V.

HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Phùng Mạnh Tiến
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM
BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG

TS. PHÙNG MẠNH TIẾN

TS. LÊ BÁ KHÁNH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


Trang 4

LỜI CẢM ƠN!

Trước tiên, tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến tất cả Quý thầy cô Khoa
Kỹ thuật xây dựng Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh, những người đã
giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm hết sức quý báu
trong suốt thời gian tôi theo học thạc sĩ tại trường. Bằng tất cả tấm lòng, tôi cũng
xin gửi đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp lời cảm ơn chân thành nhất, những
người đã hỗ trợ, tạo điều kiện cho tôi theo học thạc sĩ và hoàn thành luận văn này.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Phùng Mạnh Tiến, người đã tận tình
hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!


5

BẢNG TÓM TẮT
Luận văn này nghiên cứu công tác quản lý tình trạng kỹ thuật của cầu An Đông
tỉnh Ninh Thuận là một dạng cầu Extradosed nhịp tưong đối lớn, một trong những
cây cầu Extradosed có nhịp lớn nhất Việt Nam hiện nay. Luận văn xem xét, nghiên
cứu tình trạng kỹ thuật của cầu An Đông trong một số truờng hợp đứt cáp và thay thế
cáp dây văng và đua ra một số chẩn đoán về các truờng hợp đứt cáp dây văng có khả
năng xảy ra lớn nhất để có thể kiểm tra, ngăn ngừa và sủa chữa kịp thời, tránh hiện
tuợng hu hỏng lớn ảnh huởng đến sụ ổn định của cầu.
Các kết quả nghiên cứu sẽ hỗ trợ cho việc duy tu, bảo duỡng cầu trong quá
trình quản lý, khai thác.


Trang 6

ABSTRACT

The Masters thesis studied the management of the technical condition of
Ninh Thuan An Dong bridge. It is a relatively large span bridge Extradosed, one of
the span bridge largest Extradosed in Viet Nam, today. The thesis researched
reviewed and gave some of the cases regarding stay cables off with the greatest
possibility to be able to check, prevent, correct promptly and avoid major damage
to the stability of the bridge.
The document is used as a reference in the management of the exploitation
and maintenance of Ninh Thuan An Dong bridge.


7

LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên Trần Quang Ngọc, xin cam đoan với Hội đồng chấm bảo vệ Luận
văn thạc sĩ Truờng Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh, công trình nghiên cứu
khoa học này là do chính tôi thục hiện và có sủ dụng tài liệu tham khảo đuợc ghi cụ
thể trong phần tài liệu tham khảo của Luận văn và duới sụ huớng dẫn của Tiến sĩ
Phùng Mạnh Tiến.
Nếu có tác giả nào đứng ra tranh chấp đề tài nghiên cứu khoa học này, tôi
xin chịu hoàn toàn trách nhiệm truớc Hội đồng.
Tp. HCM, ngày 01 tháng 12 năm 2015
Người cam đoan

Trần Quang Ngọc


Trang 8

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Cầu Granter Thụy Sỹ năm 1999 .......................................................20
Hình 1.2. Mô hình cầu Arret Darré Pháp - năm 1999 ......................................21
Hình 1.3. Cầu Odawara Blueway nhật..............................................................21
Hình 1.4. Cầu kiểu Extradosed - Cầu vuợt Ngã Tu Sở, Hà Nội .....................22
Hình 1.5. Cầu kiểu Extradosed qua hồ Trung tâm tỉnh Đăk Nông .................22
Hình 1.6. Cầu kiểu Extradosed - Cầu Đắcke tỉnh KomTum ..........................22
Hình 1.7. Cầu kiểu Extradosed - Cầu An Đông tỉnh Ninh Thuận ..................23
Hình 1.8. Bố trí chung cầu An Đông ................................................................26
Hình 1.9. Mặt cắt cầu An Đông ........................................................................26
Hình 1.10. Mặt cắt ngang dầm nhịp chính ........................................................26
Hình 1.11. Kích thuớc các trụ T1 và T6 ........................................................... 27
Hình 1.12. Kích thuớc các trụ tháp T2 - T5 ...................................................... 28
Hình 1.13. Sơ đồ bố trí cáp dụ ứng lục cầu An Đông Trụ T2 và T3
(trụ T4, T5 đối xứng) ....................................................................29
Hình 1.14. Sơ đồ bố trí gối cầu .........................................................................33
Hình 1.15. Sơ đồ bố trí hệ thống quan trắc cầu An Đông .................................34
Hình 2.1. Một số dạng vết nứt trên dầm cầu .....................................................37
Hình 2.2. Ụ neo cáp bị nứt ................................................................................37
Hình 2.3. Hình ảnh, gối cầu có hiện tuợng bị nghiêng, bẹp gối .......................38
Hình 2.4. Một số dạng vết nứt trên thân mố .................................................... 39
Hình 2.5. Một số dạng vết nứt trên thân trụ ..................................................... 39
Hình 2.6. Hình ảnh đứt cáp và thay cáp tại cầu Bính - Hải Phòng ...................41
Hình 2.7. Tenzomet cơ đo ứng suất ..................................................................41


9

Hình 2.8. Chuyển vị kế đo ứng suất ..................................................................42
Hình 2.9. Thiết bị đo ứng suất bằng điện trở ....................................................42
Hình 2.10. Cấu tạo của Tenzomet âm thanh .....................................................43

Hình 2.11. Cấu tạo của Tenzomet thủy lực ......................................................43
Hình 2.12. Cấu tạo máy đo võng Maxximov ....................................................44
Hình 2.13. Máy đo dao động Geiger.................................................................45
Hình 2.14. Máy đo dao động bằng xung điện ...................................................45
Hình 2.15. Thiết bị đo ứng suất Geokon Model ...............................................46
Hình 2.16. Thiết bị đo GPS Leica .....................................................................47
Hình 2.17. Thiết bị đo gió Gill Windsonic .......................................................47
Hình 2.18. Thiết bị đo mua ...............................................................................48
Hình 2.19. Thiết bị đo dao động dây văng Dytran............................................48
Hình 2.20. Thiết bị Camera - Mobotix .............................................................48
Hình 3.1. Mô hình cầu An Đông ...................................................................... 51
Hình 3.2. Mô hình đứt cáp trên trụ T2 và T3 .................................................... 53


Trang
10

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1. Lực căng dây văng, mặt phẳng dây trái trên tháp T2 khi
đứt 01 dây cáp trên tháp T2 ..........................................................58
Biểu đồ 3.2. Lục căng dây văng, mặt phẳng dây phải trên tháp T2
khi đứt 01 dây cáp trên tháp T2 ....................................................58
Biểu đồ 3.3. Lục căng dây văng, mặt phẳng dây trái trên tháp T2 khi
đứt 01 cặp dây cáp trên tháp T2 ...................................................59
Biểu đồ 3.4. Lục căng dây văng, mặt phẳng dây phải trên tháp T2
khi đứt 01 cặp dây cáp trên tháp T2 .............................................59
Biểu đồ 3.5. Độ vồng của dầm chủ, khi đứt 01 dây cáp trên tháp T2 ............. 61
Biểu đồ 3.6. Độ vồng của dầm chủ, khi đứt 01 cặp dây cáp trên tháp
T2..................................................................................................61
Biểu đồ 3.7. Lục dọc trục trong dầm, khi đứt 01 dây cáp trên tháp

T2................................................................................................ 62
Biểu đồ 3.8. Lục dọc trục trong dầm, khi đứt 01 cặp dây cáp trên
tháp T2 ........................................................................................ 63
Biểu đồ 3.9. Momen uốn trong dầm, khi đứt 01 dây cáp trên tháp T2 ........... 63
Biểu đồ 3.10. Momen uốn trong dầm, khi đứt 01 cặp dây cáp trên
tháp T2 ........................................................................................ 64
Biểu đồ 3.11. ứng suất lớn nhất trong dầm, khi đứt 01 dây cáp trên
tháp T2 ........................................................................................ 67
Biểu đồ 3.12. ứng suất lớn nhất trong dầm, khi đứt 01 cặp dây cáp
trên tháp T2 ................................................................................ 67
Biểu đồ 3.13. Chuyển vị đỉnh tháp T2 và T3, khi đứt 01 dây cáp trên
tháp T2 ........................................................................................ 68


11

Biểu đồ 3.14. Chuyển vị đỉnh tháp T2 và T3, khi đứt 01 cặp dây cáp
trên tháp T2
69
Biểu đồ 3.15. ứng suất lớn nhất trên tháp T2 và T3, khi đứt 01 dây
cáp trên tháp T2
69
Biểu đồ 3.16. ứng suất lớn nhất trên tháp T2 và T3, khi đứt 01 cặp
dây cáp trên tháp T2 .................................................................... 70
Biểu đồ 3.17. Momen uốn trên tháp T2 và T3, khi đứt 01 dây cáp
trên tháp T2 ................................................................................. 70
Biểu đồ 3.18. Momen uốn trên tháp T2 và T3, khi đứt 01 cặp dây
cáp trên tháp T2 ........................................................................... 71
Biểu đồ 3.19. Chuyển vị gối, khi đứt cáp trên tháp T2 .....................................71
Biểu đồ 3.20. Tần số dao động riêng của cầu, khi đứt cáp trên tháp

T2..................................................................................................72
Biểu đồ 3.21. Độ vồng của dầm chủ, khi thay 01 dây cáp bị đứt trên
tháp T2 ......................................................................................... 73
Biểu đồ 3.22. Độ vồng của dầm chủ, khi thay 01 dây trong 02 dây
cáp bị đứt trên tháp T2 ................................................................ 74
Biểu đồ 3.23. Độ vồng của dầm chủ, khi thay 02 dây cáp bị đứt trên
tháp T2 ......................................................................................... 74
Biểu đồ 3.24. ứng suất lớn nhất trong dầm chủ, khi thay 01 dây cáp
bị đứt trên tháp T2 ....................................................................... 75
Biểu đồ 3.25. ứng suất lớn nhất trong dầm chủ, khi thay 01 dây
trong 02 dây cáp bị đứt trên tháp T2 ............................................76
Biểu đồ 3.26. ứng suất lớn nhất trong dầm chủ, khi thay 01 dây
trong 02 dây cáp bị đứt trên tháp T2 .......................................... 76
Biểu đồ 3.27. Chuyển vị gối, khi thay cáp trên tháp T2 ................................... 77
Biểu đồ 3.30. Lục căng dây văng, mặt phẳng dây trái khi đứt 01 cặp
dây cáp trên tháp T3 ..................................................................... 84
Biểu đồ 3.31. Lục căng dây văng, mặt phẳng dây phải khi đứt 01
cặp dây cáp trên tháp T3..............................................................84


Trang 12

Biểu đồ 3.28. Lực căng dây văng, mặt phẳng dây trái khi đứt 01 dây
cáp trên tháp T3
83
Biểu đồ 3.29. Lục căng dây văng, mặt phẳng dây phải khi đứt 01
dây cáp trên tháp T3
83
Biểu đồ 3.32. Độ vồng của dầm chủ, khi đứt 01 dây cáp trên tháp
T3.................................................................................................86

Biểu đồ 3.33. Độ vồng của dầm chủ, khi đứt 01 cặp dây cáp trên
tháp T3 .........................................................................................86
Biểu đồ 3.34. Lục dọc trục trong dầm, khi đứt 01 dây cáp trên tháp
T3.................................................................................................87
Biểu đồ 3.35. Lục dọc trục trong dầm, khi đứt 01 cặp dây cáp trên
tháp T3 .........................................................................................87
Biểu đồ 3.36. Momen uốn trong dầm, khi đứt 01 dây cáp trên tháp
T3.................................................................................................90
Biểu đồ 3.37. Momen uốn trong dầm, khi đứt 01 cặp dây cáp trên
tháp T3 .........................................................................................90
Biểu đồ 3.38. ứng suất lớn nhất trong dầm, khi đứt 01 dây cáp trên
tháp T3 .........................................................................................91
Biểu đồ 3.39. ứng suất lớn nhất trong dầm, khi đứt 01 cặp dây cáp
trên tháp T3 .................................................................................91
Biểu đồ 3.40. Chuyển vị tháp T2 và T3, khi đứt 01 dây cáp trên tháp
T3.................................................................................................93


13

Biểu đồ 3.41. Chuyển vị tháp T2 và T3, khi đứt 01 cặp dây cáp trên
tháp T3
93
Biểu đồ 3.42. ứng suất lớn nhất trên tháp T2 và T3, khi đứt 01 dây
cáp trên tháp T3
94
Biểu đồ 3.43. ứng suất lớn nhất trên tháp T2 và T3, khi đứt 01 cặp
dây cáp trên tháp T3 .................................................................... 94
Biểu đồ 3.44. Momen uốn trên tháp T2 và T3, khi đứt 01 dây cáp
trên tháp T3 ................................................................................. 95

Biểu đồ 3.45. Momen uốn trên tháp T2 và T3, khi đứt 01 cặp dây
cáp trên tháp T3 ........................................................................... 95
Biểu đồ 3.46. Chuyển vị gối, khi đứt cáp trên tháp T3 ..................................... 96
Biểu đồ 3.47. Tần số dao động riêng của cầu, khi đứt cáp trên tháp
T3.................................................................................................. 96
Biểu đồ 3.48. Độ vồng của dầm chủ, khi thay 01 dây cáp bị đứt trên
tháp T3 .......................................................................................... 98
Biểu đồ 3.49. Độ vồng của dầm chủ, khi thay 01 dây trong 02 dây
cáp bị đứt trên tháp T3 ................................................................. 99
Biểu đồ 3.50. ứng suất lớn nhất trong dầm chủ, khi thay 01 dây cáp
bị đứt trên tháp T3 ........................................................................ 99
Biểu đồ 3.51. ứng suất lớn nhất trong dầm chủ, khi thay 01 trong
02 dây cáp bị đứt trên tháp T3 ....................................................100
Biểu đồ 3.52. Chuyển vị gối, khi thay cáp trên tháp T3 ..................................100
Biểu đồ 3.53. Độ vồng của dầm chủ, khi không có hoạt tải, truờng
hợp đứt cáp trên thápT2 ............................................................. 104
Biểu đồ 3.54. Quan hệ giữa độ vồng dầm tại vị trí giữa nhịp 02 và
lục căng dây vãng trên tháp T2 ..................................................105
Biểu đồ 3.57. Biểu đồ quan hệ giữa độ vồng dầm tại vị trí giữa nhịp
03 và lực căng dây văng trên tháp T4 ....................................... 107
Biểu đồ 3.58. Quan hệ giữa độ vồng dầm tại vị trí giữa nhịp 02 và
lực căng dây văng trên tháp T5 ................................................. 108


Trang 14

Biểu đồ 3.55. Độ vồng của dầm chủ, khi không có hoạt tải, trường
hợp đứt cáp trên tháp T3
105
Biểu đồ 3.56. Biểu đồ quan hệ giữa độ vồng dầm tại vị trí giữa nhịp

03 và lực căng dây văng trên tháp T3
106
Biểu đồ 3.59. Chẩn đoán vị trí dây cáp bị đứt có thể xảy ra trên trụ
tháp T2 ....................................................................................... 110
Biểu đồ 3.60. Chẩn đoán vị trí dây cáp bị đứt có thể xảy ra trên trụ
tháp T3 ....................................................................................... 111
Biểu đồ 3.61. Chẩn đoán vị trí dây cáp bị đứt có thể xảy ra trên trụ
tháp T4 ....................................................................................... 112
Biểu đồ 3.62. Chẩn đoán vị trí dây cáp bị đứt có thể xảy ra trên trụ
tháp T5 ....................................................................................... 113


15

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................. 17
Chương 1 ......................................................................................................... 20
ĐẶC TÍNH CỦA CẦU EXTRADOSED ...................................................... 20
1.1. Lịch sử phát triển cầu Extradosed ....................................................... 20
1.2. Đặc tính của cầu Extradosed .............................................................. 23
1.2.1. Cấu tạo cáp trong cầu Extradosed ............................................... 24
1.2.2. Cấu tạo tháp trong cầu Extradosed ...............................................24
1.2.3. Cấu tạo dầm chủ trong cầu Extradosed .......................................25
1.3. Giới thiệu chung về cầu An Đông ....................................................... 25
1.3.1. Quy mô cầu An Đông ................................................................... 25
1.3.2. Hệ thống quan trắc cầu An Đông ................................................ 33
Chương 2 .........................................................................................................35
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU.................................................35
2.1. Tổng quan về quản lý tình trạng kỹ thuật của cầu ............................. 35
2.1.1. Phương pháp quản lý tình trạng kỹ thuật của cầu ....................... 35

2.1.2. Công việc kiểm tra các bộ phận chính của cầu trong quá trình khai
thác sử dụng ................................................................................... 36
2.1.2.1. Kiểm tra hệ thống mặt cầu ........................................................ 36
2.1.2.2. Kiểm tra kết cấu nhịp cầu ......................................................... 36
2.1.2.3. Kiểm tra gối cầu ........................................................................ 38
2.1.2.4. Kiểm tra móng mố, trụ, tháp ..................................................... 38
2.1.2.5. Kiểm tra cáp dây vãng .............................................................. 39
2.1.2.6. Một số nguyên nhân gây đứt cáp dây vãng trong quá trình khai
thác sử dụng cầu ............................................................................40
2.1.3. Nguyên lý và thiết bị đo các thông số chịu lực của cầu ................ 41
2.1.3.1. Đo ứng suất ..............................................................................41
2.1.3.2. Đo chuyển vị ............................................................................. 44
2.1.3.3. Đo dao động

45


Trang 16

Chương 3 QUẢN LÝ TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT CỦA CẦU EXTRADOSED
CẦU AN ĐÔNG TỈNH NINH THUẬN
51
3.1. Quản lý tình trạng kỹ thuật cầu An Đông ...........................................51
3.1.1. Nghiên cứu, khảo sát tình trạng kỹ thuật của cầu trong trường hợp
đứt cáp và thay thế cáp dây văng.................................................. 51
3.1.1.1. Mô hình phân tích, nghiên cứu ..................................................52
3.1.1.2. Kết quả phân tích, nghiên cứu .................................................. 54
3.1.2.

Đánh giá tình trạng kỹ thuật của cầu trong trường hợp đứt cáp và

thay thế cáp dây văng ...................................................................101

3.2. Phương pháp chẩn đoán đứt cáp dây văng .........................................103
3.2.1. Nghiên cứu chuyển vị của cầu dưới tác dụng của tĩnh tải........... 103
3.3.2. Phương pháp chẩn đoán đứt cáp dây văng ..................................109
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU115
4.1. Kết luận .............................................................................................115
4.2. Kiến nghị ...........................................................................................115
4.3. Hướng phát triển.................................................................................116
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................117
PHỤ LỤC .......................................................................................................118


17

PHẦN MỞ ĐẦU
Tháng 8 năm 2015, tỉnh Ninh Thuận tổ chức khánh thành và đưa vào sử dụng
công trình cầu An Đông, hạng mục cuối cùng của tuyến đường ven biển tỉnh Ninh
Thuận có tổng chiều dài 105 km, trong đó cầu An Đông bắc qua sông Dinh thuộc địa
phận thành phố Phan Rang - Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận là điểm nhấn của tỉnh
Ninh Thuận, với kết cấu nhịp chính là nhịp Extradosed, tổng mức đầu tư là 1.327 tỷ
đồng. Công trình do Liên danh Công ty Tư vấn Quốc tế Hàn Quốc (KCI) và Công ty
cổ phần tư vấn thiết kế giao thông vận tải phía Nam (Tedi south) thiết kế; nhà thầu
chính thi công là Công ty Hyundai Amco - Hàn Quốc; nhà thầu thi công phần cáp
dây văng là Công ty Freyssinet - Pháp. Chủ đầu tư là Sở Giao thông vận tải Ninh
Thuận.
Theo xu hướng phát triển chung hiện nay, trên thế giới cầu Extradosed được
áp dụng phổ biến để bắc qua những con sông yêu cầu có tịnh không thông thuyền
nhằm giảm thiểu việc phải nâng cao trắc dọc tuyến đường. Đây là ưu điểm vượt trội
của cầu Extradosed so với cầu đúc hẫng, trong đó chiều cao dầm tại vị trí đỉnh trụ

Trang 18

thấp hơn cầu đúc hẫng khoảng 2 đến 3 lần với cùng một chiều dài tương ứng. So với
cầu dây văng, cầu Extradosed được lựa chọn trong những trường hợp mà ở đó yêu
cầu khống chế chiều cao trụ tháp, chẳng hạn như cầu xây dựng gần vị trí sân bay,..[7],
* Lý do chọn đề tài;
Công tác quản lý cầu trong quá trình khai thác sử dụng là rất quan trọng, nó
ảnh hưởng đến tuổi thọ công trình. Vì vậy, chúng ta cần nắm bắt ảnh hưởng của một
số trường hợp hư hỏng tác dụng đến công trình cầu, nhằm phục vụ cho công tác duy
tu, bảo dưỡng cầu một cách kịp thời cũng như có giải pháp khắc phục ngay khi hư
hỏng. Đối với cầu sử dụng cáp dây vãng nói chung và cầu Extradosed nói riêng, đứt
cáp dây vãng là một trường hợp nguy hiểm nhất, có nhiều khả năng gây mất ổn định
cho cầu. Hiện nay, hầu hết các
cầu có kết cấu dây văng nguời ta thuờng lắp đặt các thiết bị chuyên dụng để thục hiện
công tác quan trắc các thông số của cầu trong quá trình khai thác sủ dụng. Tuy nhiên,
đối với dây cáp văng, chỉ lắp đặt thiết bị kiểm tra lục ở một số vị trí, với số luợng rất
nhỏ so với toàn bộ dây văng của cầu. Ở cầu An Đông cũng không ngoại lệ, chỉ lắp
đặt thiết bị đo lục căng trong dây văng (thông qua thiết bị đo dao động) tại 02 trên
48 dây cáp văng.
Vì vậy, chúng ta cần đua ra một chẩn đoán về các truờng hợp có khả năng xảy
ra đứt cáp đối với cầu An Đông dụa vào các thông số quan trắc trên các thiết bị đo
đã đuợc lắp đặt là rất cần thiết để kiểm soát lục căng trong cáp dây văng.
* Mục tiều nghiền cứu:
Mục tiêu nghiên cứu của Luận văn là nghiên cứu tình trạng kỹ thuật của cầu
trong một số truờng hợp đứt cáp và thay thế cáp dây văng. Đồng thời đua ra phương
pháp chẩn đoán về khả năng đứt cáp có thể xảy ra dụa trên các thiết bị quan trắc về
chuyển vị đuợc lắp đặt trên cầu.
* Nôi dung nghiền cứu:

Căn cứ theo hồ sơ thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công của công trình
cầu An Đông tỉnh Ninh Thuận, xây dụng mô hình tính toán để nghiên cứu, đánh giá
tình trạng kỹ thuật của nhịp chính Extradosed của cầu An Đông trong các truờng hợp


19

đứt cáp hoặc thay thế cáp dây vãng và đua ra phuơng pháp chẩn đoán đứt cáp dây
văng dụa trên số liệu khảo sát thu thập đuợc thông qua hệ thống quan trắc đuợc lắp
đặt sẵn trên cầu, cụ thể:
- Nghiên cứu, đánh giá tình trạng kỹ thuật của nhịp chính Extradosed của cầu
trong truờng hợp đứt cáp và thay thế cáp:
+ Nghiên cứu, khảo sát sụ thay đổi ứng suất kéo và nén lớn nhất trong dầm
chủ, sụ gia tăng chuyển vị lớn nhất tại các nhịp cầu;
+ Nghiên cứu, khảo sát sụ thay đổi chuyển vị của đỉnh tháp và ứng suất lớn
nhất trong trụ tháp;
+ Nghiên cứu sự phân bố lại nội lực trong các dây văng còn lại.
- Nghiên cứu phương pháp chẩn đoán đứt cáp dây văng cầu dựa trên số liệu
quan trắc chuyển vị tại vị trí giữa các nhịp cầu.
* Phương pháp nghiền cứu:
Nội dung luận văn được giải quyết thông qua phương pháp nghiên cứu, phân
tích như sau:
- Sử dụng số liệu thiết kế và kết quả thực tế thi công của cầu An Đông tỉnh
Ninh Thuận;
- Mô hình hóa kết cấu cầu bằng phần mền Midas civil/2011 đối với trường
hợp cầu bình thường và các trường hợp đứt, thay thế một dây cáp hoặc 02 dây cáp
cùng một vị trí trên cả 02 mặt phẳng dây;
- Phân tích, xem xét đánh giá kết quả thu được trong các trường hợp nghiên
cứu;
- Dựa trên kết quả phân tích thu được đưa ra phương pháp chẩn đoán sơ bộ

vị trí đứt cáp dây văng.
* Đối tương và pham vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: chỉ nghiên cứu nhịp chính Extradosed của
cầu An Đông tỉnh Ninh Thuận;
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Chỉ nghiên cứu, xem xét sự làm việc của vật
liệu trong miền đàn hồi, không xét các ứng xử phi tuyến, các ứng xử cục bộ.


Trang 20

* Ý nghĩa khoa hoc thưc tiễn của đề tài;
- Phục vụ cho công tác quản lý, duy tu cầu trong quá trình khai thác:
+ Phát hiện nhanh các dây cáp vãng bị hư hỏng để có phương án sửa chữa hợp
lý và kịp thời;
+ Đưa ra chế độ khai thác cầu một cách hợp lý, khi xảy ra sự cố đứt cáp dây
vãng.
- Sử dụng hệ thống quan trắc cầu một cách hiệu quả và kinh tế.
Chương 1
ĐẶC TÍNH CỦA CẦU EXTRADOSED
1.1. Lịch sử phát triển cầu Extradosed
Cầu Extradosed được Kỹ sư J. Mathlvat người pháp là người đầu tiên đưa ra
khái niệm năm 1988, ông quan niệm cầu Extradosed như cáp dự ứng lực ngoài trên
bản mặt cầu và được chuyển hướng bằng cột thấp, liên kết giữa dầm và cột bằng các
tấm panel có chứa cáp dự ứng lực. Sau đó, để giảm đi trọng lượng dầm, tiết kiệm vật
liệu, Mathlvat đã đề xuất thay thế các tấm panel dự ứng lực bằng các cáp dự ứng lực
ngoài, liên kết với trụ tháp kích thước nhỏ đặt trên kết cấu nhịp, đề xuất này được áp
dụng khi thiết kế cầu cạn Arret Darré ở Pháp năm 1999.
Mặc dù là khái niệm cầu Extradosed được đưa ra đầu tiên bởi người Pháp,
nhưng cây cầu Extradosed được xây dựng đầu tiên ở Nhật, Kasuga cũng đã áp dụng
khái niệm của Mathlvat, đã thiết kế cây cầu Odawara Blueway thi công hoàn thành

năm 1995.
Tiếp theo, năm 1999 Philippine cũng xây dựng cầu Extradosed - cầu Mactan,
nhịp chính lớn nhất 185 m , năm 2000 Lào cũng đã xây dựng cầu Extradosed đầu
tiên bắc qua sông Mêkông - cầu Pakse, nhịp chính dài 143 m, cũng trong năm 2000,
Trung Quốc đã hoàn thành cầu Extradosed phục vụ cho tuyến đường sắt vượt sông
Dương Tử có chiều dài nhịp chính là 144 m và tiếp theo đó là nhiều cây cầu
Extradosed ra đời khắp nơi trên thế giới.


21

Hình 1.1. Cầu Granter Thụy Sỹ năm 1999


Trang 22

Hình 1.2. Mô hình cầu Arret Darré Pháp - năm 1999

Hình 1.3. Cầu Odawara Blueway nhật
Ở nước ta, cầu Extradosed được sử dụng đầu tiên là cầu vượt Ngã Tư Sở
nhịp lớn nhất 45m, hoàn thành năm 2004 và tiếp theo là cầu Đăcke - Komtum nhịp
lớn nhất 50m hoàn thành năm 2012 và năm 2015 cầu An Đông tỉnh Ninh Thuận đã
thỉ công hoàn thành vớỉ kết cấu nhịp chính dạng Extradosed 05 nhịp, mỗi nhịp dài
140


23

Hình 1.4. Cầu kiểu Extradosed - cầu vượt Ngã Tư Sở, Hà Nội

Hình 1.5. Cầu kiểu Extradosed qua hồ Trung tâm tỉnh Đăk Nông

Hình 1.6. Câu kiêu Extradosed - Câu Đăcke tỉnh KomTum


Trang 24

Hình 1.7. Cầu kiểu Extradosed - cầu An Đông tỉnh Ninh Thuận
1.2. Đặc tính của cầu Extradosed
cầu Extradosed là một dạng kết cấu cầu dầm - dây kết hợp. về bản chất
đây là một kết cấu nhịp sử dụng cáp dự ứng lực ra bên ngoài, cáp được đật xa
trọng tâm của dầm, thường đặt trên đỉnh trụ tháp và có độ lệch tâm lổn. Dạng kết
cấu này đã làm giảm được chiều cao dầm chủ, tăng được chiều dài nhịp so vớỉ
kết cấu dầm cùng chiều cao mặt cắt, có tỉnh thẩm mỹ cao. cầu Extradosed được
coi là một loại kết cấu kết hợp giữa cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhịp liên tục
và cầu dây vãng, hay nóỉ cách khác cầu Extradosed được coi là một loại kết cấu
trung gian giữa cầu bê tông cốt thép dự ứng lực khẩu độ lớn truyền thống và cầu
dây văng.
cầu Extradosed có chiều dài kinh tể trong khoảng từ 50 m đến 300 m tỷ lệ
hợp lý của chiều cao dầm (h) với chiều dài nhịp chính (L) nằm trong khoảng 1/30
đến 1/35, tỷ lệ giữa chiều cao tháp (H) với chiều dài nhịp chính nằm trong khoảng


25

1/10 đến 1/15. Khác với cầu dây văng, nơi cáp chịu phần lớn hoạt tải, cáp cầu
Extradosed chỉ đuợc thiết kế để chịu một phần hoạt tải nên các vấn đề liên quan
đến tính toán mỏi của cáp không phải là yếu tố không chế. Do đó khi thiết kế cáp
dây văng cho cầu Extradosed cho phép lấy ứng suất tính toán của cáp đến 0,65 0,70 giới hạn đàn hồi trong khi đó đối với cầu dây văng chỉ có 0,45 [4,7],
1.2.1. Cấu tạo cáp trong cầu Extradosed

Cáp trong cầu Extradosed thuờng đuợc bố trí theo dạng rẽ quạt để giảm
thiểu chiều dài của khu vục nối cáp với tháp và làm tăng cánh tay đòn làm việc
của cáp. Cáp có thể đuợc neo trục tiếp với tháp hoặc thông qua yên ngụa. Khoảng
cách giữa các neo cáp trên dầm thuờng đuợc lấy trong khoảng 4 m đến 8 m, tuơng
ứng với khoảng từ 1 đến 2 đốt dầm. Theo phuơng ngang cầu, cáp thuờng đuợc
bố trí theo phuơng thẳng đứng nhằm tránh sụ hạn chế khoảng không thông xe
cũng nhu lục kéo theo phuơng ngang dầm. Cáp đuợc dùng cho cầu Extradosed
có dạng tuơng tụ nhu cáp dùng cho cầu dây văng nhung có tiết diện nhỏ hơn,
thuờng sủ dụng loại tao 15,2 mm hay 15,7 mm. Neo cáp trong cầu Extradosed
không đòi hỏi các yêu cầu kỹ thuật khắc khe nhu cầu dây vãng do biên độ ứng
suất tuơng đối nhỏ. Vì cáp dây vãng trong cầu Extradosed ngắn, độ võng bản thân
nhỏ nên thuờng không quan tâm lắm đến hiện tuợng dao động cáp nhu trong cầu
dây vãng.
Cáp dây vãng trong cầu Extradosed trong quá trình thi công chỉ phải căng
kéo một lần, khác với cầu dây vãng phải căng kéo điều chỉnh nhiều lần. Vì vậy
mà cáp dây vãng trong cầu Extradosed còn đuợc gọi là cáp dụ ứng lục ngoài.
1.2.2. Cấu tạo tháp trong cầu Extradosed
Tháp trong cầu Extradosed thuờng đuợc làm bằng bê tông cốt thép, tháp
cầu thuờng có dạng một nhánh hoặc hai nhánh, do chiều cao tháp thấp nên tháp
không có dạng chữ A hoặc chữ Y ngược là các dạng tháp phổ biến trong cầu dây
văng. Đối với tháp cầu Extradosed có chiều cao tương đối lớn cũng có thể có dầm
ngang liên kết hai đỉnh tháp với nhau để tăng độ cứng ngang. Tháp và trụ cầu