Cầu vòm ống thép nhồi bê tông chương 03

Chơng thứ ba
ứng dụng v phát triển ống thép nhồi bê tông
trong cầu vòm

Tiết thứ nhất
khái lợc sự phát triển cầu vòm (1) (4)

I. Nguồn gốc cầu vòm v cầu vòm đá:
Nguồn gốc cầu vòm còn cha rõ. Các học giả nghiên cứu phơng Đông cho
rằng cầu vòm trên sông Euphrateo ở Syria v sông Tigris ở Iraq do ngời Sunnit cổ
đại phát triển từ vòm gạch m thnh, cũng có ngời lại cho rằng vòm do nhân loại
phỏng theo vòm đá m phát triển lên, lại có ngời cho rằng từ cầu dầm đá hẫng,
tiến đến cầu dầm đá nhiều hình phát triển lên m thnh... Kỹ thuật hình vòm đợc
truyền tụng, có ngời cho rằng hình vòm bắt đầu từ Etiopia, sau truyền sang Ai
Cập rồi truyền sang phơng Tây. Có ngời cho rằng vòm bắt đầu từ miền Bắc Italie
cổ đại (Etruria), sau truyền vo Roma.
Về vấn đề cầu vòm ở Trung Quốc, cũng có nhiều quan điểm, ở phơng Tây
có ngời cho rằng cầu vòm ở Trung Quốc cũng thông qua con đờng tơ lụa truyền
vo Trung Quốc khoảng thế kỷ thứ nhất. Các học giả Trung Quốc qua nhiều
nghiên cứu cho rằng cầu vòm ở Trung Quốc l do tự lực phát triển.
Trên thực tế, thời cổ đại, do giao thông không thuận tiện, các hoạt động của
con ngời bị hạn chế, giao lu không nhiều, cùng một loại kết cấu cũng có nhiều
nguồn gốc, phần lớn dựa vo sự độc lập phát triển, không cần thiết phải hiểu rõ cầu
vòm do ai phát minh, địa phơng no xây dựng đầu tiên, lm sục sôi vấn đề đó l
không cần thiết v không có ý nghĩa lớn.
Tuy nhiên, điều cần hiểu rõ lại l việc xây dựng v áp dụng cầu vòm, trong
tiến trình khắc phục tự nhiên vơn tới văn minh đã có tác dụng to lớn. Cầu vòm so
với cầu dầm đá thì không cần những viên đá lớn, có thể dùng các viên đá để xây,
không những chọn vật liệu dễ, còn có khả năng vợt khẩu độ lớn, còn có thể xây
dựng bằng vật liệu nhân tạo l gạch, so với cầu dầm gỗ, cầu treo dây song không

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 85 -


chỉ chọn vật liệu dễ m còn đợc bền vững. Cho tới ngy nay, cầu vòm vẫn l loại
cầu đợc áp dụng nhiều. Thập kỷ 90 ở Trung Quốc cầu vòm ống thép nhồi bê tông
lại cng đợc xây dựng nhiều.
Cho tới nay, cầu vòm l loại cầu đã đợc xây dựng sớm nhất còn tồn tại, l
di vật lịch sử ở Roma. Trớc công nguyên từ 200 đến 260 năm, ngời La Mã cổ
đại đã xây dựng nhiều cầu vòm đá lớn. Các cầu vòm ny phần lớn l vòm nửa hình
tròn, dùng các mố trụ vòm nặng, cho nên khi một nhịp vòm bị phá hoại thì các
nhịp khác vẫn còn tốt. Cầu vòm nổi tiếng nhất thời La Mã cổ đại l cầu vòm đá Du
Thủy. Cho tới ngy nay, còn tồn tại hơn 10 cầu rải rác ở các nớc Italia, Pháp v
Tây Ban Nha... Cầu nổi tiếng nhất l cầu Port Du Gard, xây dựng năm 14 sau công
nguyên. Cầu gồm có ba tầng vòm nửa hình tròn. Tầng dới có 6 vòm, tầng 2 có 11
vòm, tầng 3 có 33 vòm, trụ trên kênh Du Thủy. Tầng trên cùng tổng di 270m,
điểm cao nhất trên mặt nớc 48,8m.
Hiện còn tồn tại một cầu vòm đá cổ đại nổi tiếng khác l cầu Alcantara ở
Tây Ban Nha, xây dựng năm 98 sau công nguyên, do Caivo Jalius Lacer xây, cầu
có 6 vòm nửa hình tròn, khẩu độ từ 13,5m đến 28,2m không đều nhau. Cầu vòm đá
lớn có kích thớc rất chính xác, hầu nh không cần mạch vữa, cũng không cần trát
mặt, phơng pháp xây dựng cho tới nay vẫn còn lm cho mọi ngời cảm phục.
ở Trung Quốc, theo các ti liệu ghi lại thì từ năm 282 trớc công nguyên đã
có cầu vòm đá. Khảo cổ học đã phát hiện trong một ngôi mộ vo cuối thời kỳ nh
Chu năm 250 trớc công nguyên, đã có vòm gạch. Khi châu Âu đi vo thế kỷ đen
tối, các tiến bộ về xây dựng cầu tiến chậm, Trung Quốc ở vo thời kỳ Tùy, Đờng,
Tống, Nguyên đất nớc tơng đối cờng thịnh, kinh tế phát triển thì việc xây dựng
cầu cũng đạt đợc thnh tựu huy hong. Trong đó cầu tiêu biểu nhất l cầu An Tế

ở huyện Triêu, tỉnh H Bắc, xây dựng năm 606. Cầu An Tế có khẩu độ 37,4m,
đờng tên 7,23m rộng 9,0m l cầu vòm đá cổ đại có khẩu độ lớn nhất còn tồn tại
tới ngy nay. Cách lm l cầu vòm nhỏ chồng lên cầu vòm lớn, xuất hiện cầu vòm
chồng, tạo sinh lực mới cho việc phát triển mạnh cầu vòm.
Ngoi ra, cầu vòm ở Trung Quốc còn phát triển từ 1 nhịp đến nhiều nhịp, từ
trụ dầy phát triển đến trụ mảnh, còn có cầu vòm tre gỗ, cầu vòm đá mỏng... đều
đạt đợc thnh tựu kỹ thuật cao.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 86 -


ở phơng Tây vo thời kỳ phục hng nghệ thuật, lý luận khoa học, kỹ nghệ
kỹ thuật, áp dụng cơ khí đều có bớc tiến bộ di. Công trình cầu đợc coi l công
trình nghệ thuật của thnh phố. Các kỹ s cầu đợc coi l ngời sáng tạo mốc kỷ
niệm v l lãnh tụ xây dựng cầu, xuất bản các sách vở về công trình cầu v xuất
hiện các trờng công trình, lm cho kỹ thuật xây dựng cầu bớc vo con đờng
phát triển khoa học. ở thời kỳ ny, cầu vòm đá hình vnh cung đợc áp dụng
nhiều. Năm 1591 xây dựng cầu Rialto ở Italia (khẩu độ tĩnh 27m, ton di 48,2m,
rộng 22,95m) v năm 1791 xây dựng cầu Pont de la Concorda ở Paris, đây l cây
cầu lấy tiêu biểu.
Từ khi vật liệu thép, vật liệu bê tông đợc dùng lm cầu, thì cầu vòm đá do
các nguyên nhân nh trọng lợng bản thân lớn, khả năng vợt khẩu độ có hạn, thi
công tốn nhiều nhân công... nên ít đợc áp dụng. Tuy vậy, cầu vòm đá thời gian
gần đây ở Trung Quốc vẫn còn dùng nhiều, đặc biệt l ở thập kỷ 50, 60. ở Trung
Quốc đã xây dựng đợc cầu vòm đá với khẩu độ 100m v trên 100m có đến 15
cầu, trong đó, năm 1991 đã xây dựng cầu Phong Phơng Mã ở Hồ Nam, khẩu độ
120m. Cầu ny l cầu vòm đá có hai sờn vòm, liên kết ngang nối hai sờn vòm

dùng bê tông cốt thép. Khi xây dựng cầu Phổ Thnh Đơn ở tỉnh Sơn Tây, khẩu độ
146m, ton bộ l cầu vòm đá mặt cắt thay đổi, thi công xong vo năm 1999.
ở Trung Quốc, cầu vòm đá An Tế ở huyện Triệu có khẩu độ 37,4m đợc
xây dựng năm 606, đến năm 1956 có cầu đờng sắt, đờng bộ Tùng Thụ Ba khẩu
độ 38m, kinh qua sau 1350 năm khẩu độ mới có sự đột phá. Từ đó, kỷ lục vợt
khẩu độ đối với cầu vòm đá ở Trung Quốc không ngừng đợc thay đổi, v vợt qua
giới hạn 100m. Năm 1972 xây dựng cầu Cửu Khê Câu ở Tứ Xuyên khẩu độ 116m,
giữ đợc kỷ lục 18 năm thì bị cầu U Di khẩu độ 120m vợt qua, 10 năm sau cầu
Tân Đơn H với khẩu độ 146m đã lập kỷ lục mới. Tuy vậy, phải thấy từ thập kỷ 80
lại đây, do cầu vòm đá có năng suất lao động thấp, chi phí cho đ giáo vòm lớn,
yêu cầu đối với điều kiện địa chất cao... rất nhiều trờng hợp giá thnh xây dựng
cao hơn các loại cầu khác v từ đó u điểm biến thnh nhợc điểm, cho nên ở
Trung Quốc xây dựng ngy cng ít. Xây dựng cầu Tân Đơn H cũng không có ý
nghĩa phổ biến, cũng không đại biểu cho phơng hớng phát triển cầu vòm. Nó chỉ
nói lên rằng ở vùng có nhiều đá, vùng núi có địa chất tốt thì cầu vòm đá vẫn có khả
năng tốt, loại cầu có thể lựa chọn.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 87 -


II. Cầu vòm gang v cầu vòm thép
Thế kỷ thứ 18 trong cuộc cách mạng công nghiệp ở nớc Anh, thép đúc v
thép rèn đợc sản xuất công nghiệp, lm cho sản lợng gang tăng lên rất nhanh, để
cung cấp cho ngnh cơ khí v kết cấu dùng gang. Gang thép đợc dùng nhiều
trong kết cấu công trình cầu. Các cầu gang thép ban đầu v các cầu không dùng
kim loại về hình thức giống nhau. Cầu vòm gang thép nổi tiếng nhất l cầu trên
sông Coallrook da le Sevem ở nớc Anh, do 5 nửa vòng tròn xếp liền nhau tạo

thnh cầu vòm gang thép có khẩu độ tĩnh 30m. Năm 1977, cầu Pia Maria trên song
Douro ở Bồ Đo Nha, có khẩu độ 160,13m l cầu vòm hai chốt kiểu dn hoa hai
sờn.
Năm 1856, tạp chí H. Bessemer giới thiệu nhiều ti liệu về phơng pháp
luyện thép. Năm 1861, W. Siemens v E.Martin đẩy mạnh dùng lò Martin để luyện
thép. Công trình cầu bớc vo thời đại cầu thép. Lần đầu tiên dùng thép vo công
trình cầu l cầu Eads vợt sông Stolouis bang Missouri ở nớc Mỹ xây dựng năm
18
74. Cầu ny có ba nhịp (153+158+153) l cầu vòm dn thép. Thi công
theo phơng pháp lắp hẫng.
Trong số các cầu chịu ảnh hởng của việc xây dựng thnh công cầu Eado
với rất nhiều cầu vòm thép chính xác v đẹp, có ba cầu vợt qua khẩu độ 500m.
Cầu Sydney ở úc xây dựng năm 1932 (nhịp chính 503m). Năm 1931 xây dựng cầu
Bayoune ở Mỹ (khẩu độ 504m) v năm 1977 xây cầu New River Garge (khẩu độ
518.3m). Ba cầu ny đều l cầu vòm dn thép. Cầu vòm dn thép nổi tiếng l cầu
Hell Gate ở New York nớc Mỹ xây dựng năm 1917 (khẩu độ 297m). Nó có tác
dụng đẩy mạnh phát triển cầu vòm dn thép. Cầu ở cảng Sydney v các cầu cùng
loại đều lm theo kiểu ny. Cầu vòm dn thép có trọng lợng bản thân nhẹ, dễ lắp
ráp, có thể dùng phơng pháp thi công hẫng, nhng số lợng cấu kiện nhiều, việc
bảo dỡng tốn kém nhiều, do đó nên dùng thép không rỉ để giảm kinh phí duy tu
bảo dỡng. Cầu New River Gorge ở nớc Mỹ đã dùng bản thép không rỉ A588.
Cầu vòm thép khẩu độ lớn ngoi cầu vòm dn còn có cầu vòm sờn hộp
thép, nh cầu Rainbow v cầu Freomont. Cầu Rainbow xây dựng năm 1942, tại
biên giới nớc Mỹ với Canađa ở gần khu du lịch có phong cảnh nổi tiếng thế giới,
cầu ny có khẩu độ 290m. Cầu vòm dầm tổ hợp bằng thép có khẩu độ lớn nhất thế
giới l cầu Fremont ở nớc Mỹ. Nhịp chính di 382.6m. Nhịp chính đợc tăng

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 88 -


cờng liên tục, cầu có 2 tầng mặt cầu, xây dựng năm 1971. Đó l cầu vòm sờn
hộp thép khẩu độ lớn nhất. Cầu vòm thép do trọng lợng bản thân nhẹ, nên lực đẩy
ngang tơng ứng nhỏ, kết cấu chịu lực phong phú. Mặt khác cờng độ cao, nhng
độ cứng yếu cho nên hình dạng kết cấu có nhiều kiểu, chạy trên, chạy giữa v kiểu
chạy dới. Cầu vòm vòm một phiến, vòm dạng ống... có nhiều hình dạng không
thể kể hết.
Kỹ thuật cầu vòm thép có nhiều tiến bộ, về khẩu độ cầu m nói, từ năm
1874 mới đạt 158.6m đến năm 1916 tăng lên 298m ở cầu Hell Gate, chỉ 42 năm
khẩu độ tăng lên 90%, năm 1931 khẩu độ 503.6m cho cầu Rainbow, 15 năm sau
lại tăng lên 70% tới năm 1976 khẩu độ 518.3m cho cầu New River Gorge, 45 năm
tiếp theo tăng thêm 3%. Sau đó qua 20 năm lại đây cha có sự đột phá khẩu độ
cầu. Cầu vòm thép cũng không đợc xây dựng nhiều. So với cầu dây văng, trong
vòng 10 năm của thập kỷ 80, cầu vòm khẩu độ 250m chỉ xây dựng 1 cầu, còn cầu
dây văng khẩu độ lớn hơn 300m lại xây dựng những 11 cầu. Đó chủ yếu l do sự
phát triển kỹ thuật của cầu dây văng. Với khẩu độ từ 300m đến 500m cầu dây văng
dùng ít thép hơn cầu treo dây võng, thi công thuận tiện, yêu cầu về địa chất không
cao. Tất nhiên ở các khe núi có địa chất tốt, hay khi có yêu cầu về chống động đất,
chống bão cao, thì cầu vòm thép vẫn l phơng án có thể tuyển chọn cho cầu có
khẩu độ lớn.
So với nớc ngoi, ở Trung Quốc xây dựng cầu vòm thép tơng đối ít, khẩu
độ cũng không lớn. Đó l vì sản lợng thép ở Trung Quốc một thời gian di đạt
thấp, chủng loại thép lại ít, giá thnh thép lại cao, kinh phí duy tu bảo dỡng nhiều,
lm cầu vòm bê tông cốt thép kinh tế hơn. Theo sự phát triển kinh tế v giao thông
ở Trung Quốc, sản lợng thép đợc nâng cao, thép dùng cho các công trình cầu
ngy một tăng nhiều, tiếp tục xây dựng các cầu dây văng, cầu treo dây võng khẩu
độ lớn. Cầu vòm ống thép nhồi bê tông lại cng phát triển mạnh. Do cầu vòm ống
thép nhồi bê tông về cờng độ vật liệu, phơng pháp thi công so với cầu vòm

truyền thống bê tông cốt thép có nhiều u điểm nổi trội, so với cầu thép lại tiết
kiệm đợc thép, thích hợp với Trung Quốc l nớc sản lợng thép không cao. Cho
nên dùng cầu vòm ống thép nhồi bê tông hay cầu vòm cột cứng ống thép nhồi bê
tông trở thnh hớng phát triển cầu vòm khẩu độ lớn ở Trung Quốc, hình thnh
đặc thù kỹ thuật cầu vòm của Trung Quốc. áp dụng v phát triển ống thép nhồi bê
tông sẽ giới thiệu phần sau.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 89 -


III. Cầu vòm bê tông
Từ trớc công nguyên, thời La Mã cổ đại đã dùng bê tông để xây vòm cuốn,
khi đó áp dụng bê tông sẵn có trong tự nhiên. Kỹ thuật ny đã thất truyền từ thời
trung cổ. ở thế kỷ thứ 18, phát minh ra xi măng pooclăng v về sau lại xuất hiện bê
tông cốt thép, dẫn đến cuộc cách mạng trong kỹ thuật xây cầu.
Cầu vòm chịu nén l chính, sau khi phát minh ra xi măng thì bê tông l loại
vật liệu có cờng độ chịu nén cao, cờng độ chịu kéo thấp sau khi xuất hiện bê
tông nhân tạo, đã đợc áp dụng rất nhanh vo cầu vòm, cuối thế kỷ thứ 19, đầu thế
kỷ thứ 20, các nớc đều xây dựng cầu vòm bê tông, khẩu độ vợt quá 100m có cầu
Manheim ở Đức, cầu Roma ở Italia...
Năm 1965 cây cầu vòm bê tông ở úc với khẩu độ tĩnh đạt 305m l cầu vòm
có khẩu độ lớn nhất. Tỷ lệ đờng tên/khẩu độ 1/7.74. Cầu rộng 27m, vnh vòm
gồm 4 phiến song song tiết diện hình hộp, vòm lắp trên đ giáo dạng vòm bằng
ống thép, khối đúc sẵn nặng 51 tấn, dùng kích thủy lực để điều chỉnh nội lực, sờn
vòm.
Tất nhiên vòm không phải l kết cấu chỉ chịu nén, khi khẩu độ lớn ảnh
hởng của mô men uốn cũng lớn, cho nên sau khi xuất hiện bê tông cốt thép thì

cầu vòm bê tông ít đợc xây dựng.
Cầu vòm bê tông cốt thép đầu tiên đợc xây dựng năm 1898 l cầu
Chateblerault, khẩu độ 52,46m, từ đó khẩu độ không ngừng tăng lên. Năm 1943
cầu Sando đợc xây dựng trên sông Augeonnan ở Thụy Điển, khẩu độ 264m, tỷ lệ
đờng tên/khẩu độ l 0.151. Khi đó l cầu vòm bê tông cốt thép có khẩu độ lớn
nhất. Năm 1963 xây dựng cầu Amabila ở Bồ Đo Nha, khẩu độ đạt 270m. Sau đó
xây cầu Amiade ở Ba T, khẩu độ đạt 290m. Cầu vòm bê tông bê tông cốt thép về
khẩu độ đã vơn tới ngỡng 300m.
Cầu vòm bê tông cốt thép có khả năng chịu nén cao, nhng giá thnh lại có
phần thấp hơn, dùng bê tông có thể lợi dụng hệ thống vòm để đạt đợc chịu nén l
chính, lm cho giá thnh thấp, cầu có độ cứng lớn, công tác duy tu bảo dỡng ít,
chi phí thấp, nhng so với cầu vòm thép thì trọng lợng nặng, khẩu độ thấp hơn,

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 90 -


thi công có khó khăn. Cầu vòm bê tông cốt thép thì hình thức mặt cắt ton vòm l
hình hộp hay sờn đặc. Vnh vòm hình hộp, do mặt cắt có độ rỗng lớn, tỷ lệ lợi
dụng cao, trọng lợng bản thân nhẹ, thờng đợc dùng nhiều trong cầu vòm bê
tông cốt thép khẩu độ lớn. ở nớc ngoi xây dựng cầu vòm bê tông cốt thép khẩu
độ lớn đều dùng kiểu ny. Trong đó cầu có khẩu độ lớn nhất đợc xây dựng năm
1979 l cầu KRK ở Nam T cũ. Cầu ny khẩu độ chính đạt 390m, dùng hộp ba
ngăn. Tỷ lệ đờng tên/khẩu độ 1/6.5, cầu vòm không chốt mặt cắt không đổi, dùng
đ giáo vòm dạng dn hoa lắp hẫng để thi công.
Cầu vòm bê tông cốt thép ở Trung Quốc xuất hiện đầu tiên l cầu đờng sắt.
Trớc giải phóng cầu đợc xây dựng có khẩu độ lớn nhất l các cầu trên đoạn
Châu Triệu, tuyến áo Môn - Hán Khẩu, năm cầu vòm lớn đó l cầu Tỉnh Giới v

cầu Nghiên Đờng. Các cầu ny l cầu vòm bê tông cốt thép, nhịp chính đạt 40m.
Sau thập kỷ 60, 70 trong một thời gian di cầu vòm bê tông cốt thép l loại hình
cầu chủ yếu ở Trung Quốc. Để giảm trọng lợng bản thân, tiết kiệm bê tông v
thép, thi công thuận tiện l vấn đề m những ngời lm cầu ở Trung Quốc đối với
kỹ thuật cầu vòm đã tiến hnh tìm kiếm không mệt mỏi một thời gian di. Cầu
vòm hai chiều l kết quả sự tìm kiếm đó.
Cầu vòm hai chiều về phơng diện kết cấu, có hiệu suất khoét rỗng mặt cắt
cao, có u điểm l dùng vật liệu ít, đặc biệt l thép, về phơng diện thi công có thể
"tiên hóa chỉnh vi linh, tái tập linh vi chỉnh" (lúc đầu chia thnh các cấu kiện nhỏ,
sau tập hợp các cấu kiện nhỏ thnh cầu) nên khi thi công dùng ít đ giáo, thậm chí
có thể không dùng giá vòm. Năm 1964 sau khi xuất hiện vòm hai chiều xu hớng
ny đã phát triển rất mạnh ở Trung Quốc. Hình dạng có nhiều kiểu, khẩu độ không
ngừng đổi mới. Năm 1969 cầu Tiền H đợc xây dựng ở huyện Vạn, tỉnh H Nam.
Khẩu độ 150m, đây l khẩu độ lớn nhất của loại cầu ny. Khuyết điểm của cầu
vòm hai chiều l tính toán khối v độ bền vững kém. Mức độ của khuyết điểm bị
không khí chính trị khi đó lm cho lu mờ v bị coi nhẹ, về sau mới dần xuất hiện.
Loại cầu ny về cơ bản hiện nay bị miệt thị, nhng đại bộ phận hiện nay vẫn sử
dụng. Duy tu bảo dỡng gia cố v cải tạo cầu vòm 2 chiều vẫn còn l vấn đề lớn.
Sau cầu vòm 2 chiều, lại xuất hiện cầu vòm dn v cầu vòm khung bê tông
cốt thép. Hai loại cầu ny có xét kết cấu trên vòm v vnh vòm cùng tham gia chịu
lực, đã đạt đợc mục đích giảm nhẹ trọng lợng bản thân v tiết kiệm vật liệu.
Tính ton khối tốt hơn cầu vòm hai chiều. Cầu vòm khung trong phạm vi khẩu độ

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 91 -


50m, 60m so với các loại cầu thép vẫn có khả năng cạnh tranh đã đợc xây dựng

nhiều. Cầu đã đợc xây dựng với quy mô lớn nhất vo năm 1985 l cầu Thanh
Viễn Bắc Giang ở Quảng Đông, cầu di 1058,04m bố trí theo sơ đồ nhịp
3x45m+8x70m+4x45m. Cầu khẩu độ một nhịp đạt v vợt 100m có từ năm 1985
đến năm 1989 đợc xây dựng ở Giang Tô, các cầu Kim Thnh ở Vô Tích, cầu Kim
Quy v cầu Hạ Vận (khẩu độ 100m), năm 1993 xây dựng cầu Đức Hng Thái
Bạch ở Giang Tây (khẩu độ 130m) (cầu sau dùng ống thép nhồi bê tông v khung
thép hình thi công theo phơng pháp xoay). So với cầu vòm khung thì cầu vòm dn
bê tông cốt thép không những bị hạn chế bởi năng lực lắp ráp, nên khẩu độ không
thể quá lớn, m còn tồn tại khuyết điểm l vấn đề nứt ở các nút. Cầu đã xây với
khẩu độ tơng đối lớn có năm 1971 xây dựng cầu Đá Hong Lý Nhân ở Triết
Giang (khẩu độ 50m). Cầu Cô Tô ở Tô Châu tỉnh Giang Tô (khẩu độ 60m). ở thập
kỷ 80, đã đa kỹ thuật dự ứng lực vo cầu vòm dn, cầu vòm dn lại mang sinh khí
mới. Trong đó ở tỉnh Quý Châu đã xây dựng đợc một loại cầu vòm dn dự ứng
lực tổ hợp, trở thnh một loại hình trọng yếu của cầu vòm khẩu độ lớn.
Kết cấu cầu vòm dn dự ứng lực tổ hợp xem hình 3-1. Đặc điểm chủ yếu l
ở bộ phận chân vòm các thanh mạ trên mạ dới đều ngm chặt vo mố trụ cầu, còn
ở trong nhịp cầu cắt đứt thanh mạ trên ở vị trí thích hợp, còn thanh mạ dới vẫn giữ
liên tục, hình thnh hệ thống tổ hợp vòm dn, thông qua việc lựa chọn hợp lý vị trí
cắt lm cho nội lực ton cầu đều nhau. So với cầu vòm hình hộp, cầu vòm dn có
u điểm l có hệ thống dn hoa, kết cấu trên vòm v vnh vòm cùng tham gia chịu
lực, tính ton khối tốt, độ cứng hớng dọc lớn, tính ổn định tốt. So với các cầu vòm
dn nói chung, tình hình chịu lực ở chân vòm đợc cải thiện, m ở đoạn cắt thì
thanh dn có chiều cao nhỏ, tính ổn định ngang tốt. So sánh với các vòm dn tổ
hợp thì lực kéo ở thanh mạ trên giảm nhỏ, từ đó có tác dụng giảm cốt thép dự ứng
lực. Về phơng diện thi công thì cầu vòm dn dự ứng lực tổ hợp có thể dùng thanh
mạ trên v thanh xiên để tiến hnh thi công theo phơng pháp lắp hẫng, lm cho có
khả năng vợt khẩu độ lớn, đồng thời không giống nh các cầu vòm khác thi công
theo phơng pháp lắp hẫng phải dùng các thanh kéo tạm thời, giảm đợc lợng
thép dùng cho thi công.
Năm 1981 ở Quý Châu đã xây dựng cầu Đạo Châu, Trờng Nham. Đây l

cầu vòm dn dự ứng lực đầu tiên, nhịp chính 75m. Sau đó năm 1985 lại xây dựng
cầu Kiếm H, khẩu độ chính đạt 160m. Loại cầu vòm ny ngời ta đã xây dựng
đợc 20 cầu. Trong đó 10 cầu có khẩu độ từ 100m trở lên.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 92 -


Năm 1995 ở Quy Châu đã xây dựng cầu Giang Giới H, khẩu độ chính đạt
330m, đây l khẩu độ lớn nhất của loại cầu ny, cũng l cầu vòm có khẩu độ lớn
nhất ở Trung Quốc khi đó.
Đồng thời với việc mò mẫm tìm cách lm nhẹ sờn vnh vòm đã xây dựng
cầu vòm dn v cầu vòm khung, Trung Quốc đã xây dựng nhiều cầu vòm hộp v
vòm sờn bê tông cốt thép m trong đó có nhiều cầu vòm khẩu độ lớn. Cầu tơng
đối điển hình đợc xây dựng năm 1979 l cầu Mã Nga ở Tứ Xuyên khẩu độ 150m.
Năm 1982 xây dựng cầu Cẩu Chi Hoa ở thnh phố Bảo Đính Tứ Xuyên khẩu độ
170m. Năm 1990 xây dựng cầu Âu Lăng Mã Giang ở Tứ Xuyên, khẩu độ 240m l
cầu vòm bê tông cốt thép đi giữa. Cầu Kim Sa Giang ở tiểu Nam Môn Tứ Xuyên.
Năm 1996 xây dựng cầu Ung Giang ở Ung Ninh, Quảng Tây l cầu vòm ống thép
nhồi bê tông khẩu độ đạt 312m v năm 1997 xây dựng cầu vòm bê tông cốt thép
lớn nhất thế giới l cầu Trờng Giang, huyện Vạn Tứ Xuyên khẩu độ 420m. Bớc
vo thập kỷ 90, kết cấu ống thép nhồi bê tông ứng dụng vo công trình cầu ở
Trung Quốc phát triển rất nhanh. Trên 70 cầu vòm trực tiếp dùng kết cấu ống thép
nhồi bê tông, trong đó khẩu độ lớn nhất l cầu Tam An úng Giang ở Quảng Tây
khẩu độ chính 270m.
Nên chỉ ra rằng, việc tăng khẩu độ cầu vòm, không thể tách rời tiến bộ kỹ
thuật thi công. Từ thi công trên đ giáo dạng vòm đến thi công không có đ giáo
vòm, trong thi công không có đ giáo vòm từ dùng cần trục dây treo thi công theo

phơng pháp xoay, thi công lắp hẫng đến thi công theo phơng pháp đ giáo vòm
cốt cứng đều áp dụng các tiến bộ công nghệ lm cho khẩu độ cầu vòm ở Trung
Quốc vợt từ bậc ny tới bậc khác. Trớc mắt có một số cầu vòm đạt cấp quốc tế
l cầu Ung Ninh Ung Giang, cầu Trờng Giang huyện Vạn Tứ Xuyên... l cầu vòm
ống thép nhồi bê tông cốt cứng thi công bằng cần trục dây treo. Dùng ống thép
nhồi bê tông lm khung cốt cứng để thi công cầu vòm ống thép nhồi bê tông đã đạt
hơn 10 cầu. Về vấn đề phơng pháp thi công cầu vòm sẽ giới thiệu ở tiết một
chơng sáu.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 93 -


tiết thứ hai
kết cấu ống thép nhồi bê tông đợc ứng dụng
v phát triển vo cầu vòm
I. Khái quát về ứng dụng cầu vòm ống thép nhồi bê tông(15)-(24)
Cầu vòm l cấu kiện nén uốn, theo mức tăng của khẩu độ, áp dụng vật liệu
cờng độ cao vì khống chế bởi vấn đề ổn định m cầu vòm bê tông cốt thép v cầu
vòm bê tông cốt thép dự ứng lực, do trọng lợng bản thân lớn, vấn đề thi công lắp
ghép áp dụng vật liệu cờng độ cao v khó khăn khi thi công không có giá vòm, đã
hạn chế việc phát triển cầu vòm cầu kiểu dn áp dụng kết cấu dự ứng lực. Kết cấu
dự ứng lực lm cho cốt thép cờng độ cao v bê tông cờng độ cao đợc ứng dụng
về phơng diện thi công lại thực hiện theo phơng pháp phân đoạn, nên đã mở ra
sinh lực mới. Trong tình hình đó, những ngời xây dựng cầu về phơng diện thi
công v sử dụng vật liệu cờng độ cao trong cầu vòm tiến hnh một loạt sự tìm
kiếm mới, áp dụng vật liệu dự ứng lực, phát triển kết cấu mới, phát triển phơng
pháp thi công không có giá vòm... đều l kết quả của sự tìm kiếm đó.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 94 -


cầu vòm ống thép nhồi bê tông
Bảng 3-1
TT

1

Tên cầu

2

Năm

Khẩu

Tỷ lệ

xây

độ

đờng

Dạng đờng

Loại hình

dựng

(m)

tên

tim vnh vòm

kết cấu

3

4

5

Mặt cắt vnh vòm

6

7

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

Bề rộng cầu (m)

Ghi
chú

Loại hình
8

- 95 -

Chiều

Đờng kính, bề dầy

Xe cơ

Tổng

cao (m)

ống thép (mm)

giới

cộng

9

1

11

12

13


cầu vòm cốt cứng ống thép nhồi bê tông
Bảng 3-2

TT

Tên cầu

Năm

Khẩu

Tỷ lệ

xây

độ

đờng

Dạng đờng cong

dựng

(m)

tên

tim vòm

Mặt cắt vnh vòm
Loại hình kết cấu

Bề rộng cầu (m)

Cao x

Đờng kính

Ln xe

Tổng

rộng (m)

bề dầy ống

cơ giới

cộng

thép
1

Cầu vợt Tân Long, Tứ Xuyên

2

Cầu Kim Sa Giang, Tứ Xuyên

3

Cầu Bạch, Tứ Xuyên

4

Cầu Âu Giang Tam, Ôn Châu, Triết Giang

5

Cầu Nha Long Giang, Kim H, Tây Sơng,

1994

1994

117,8

1/4

dây xích m=1.167

chạy giữa

3.0x2.0

299x13

2x9.75

22

160

1/4

dây xích m=1.543

chạy giữa

3.4x2.0

299x12

12

15

105

1/5

dây xích m=2.24

chạy trên

3.4x2.0

160x4.5

9

11

3 nhịp liên tục

2x1.8

300x14

18

21.4

chạy trên

3.9x1.5

900x12

7

9.0

mặt cắt đôi

5.0x3.0

chạy giữa

(6.8x4.0)

402x12

12

18

chạy giữa

2.2x2.2

400x10

14

24

98
1996

170

1/6

dây xích m=1.688

Tứ Xuyên
6

Ung Giang Ung Ninh Quảng Tây

7

1996

312

1/6

Kim Hoa Giang, Triết Giang

168

1/5

8

Hoa Lí Thu, Vân Nam

180

1/5.5

dây xích m=2.024

bên sờn chạy trên

3.5x2.0

299x12

9

Trờng Giang Huyền, Vạn Tứ Xuyên

420

1/5

dây xích m=1.60

chạy trên

7.0x1.6

400x16

15

10

Vô Ngân Động, Ba Đông Hồ Bắc

160

1/6

chạy trên

2.0x9.0

299x12

12

11

Đức Hng Thái Bạch, Giang Tây

130

1/9

vòm khung

2.07x2.15

133x4.5

14

1997

1993

dây xích m=1.347

đờng parabôn

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 96 -

21.5
15

24


Năm 1990, lần đầu tiên ở Trung Quốc xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê
tông. Cầu Uông Cảng ở Tứ Xuyên lại l thnh quả của sự nỗ lực về kỹ thuật cầu
vòm của những ngời lm cầu ở Trung Quốc. Do áp dụng kết cấu ống thép nhồi bê
tông trong công trình cầu, đã giải quyết đợc hai khó khăn lớn trong cầu vòm l sử
dụng vật liệu có cờng độ cao v vấn đề thi công. Cho nên cầu vòm ống thép nhồi
bê tông ở Trung Quốc phát triển mạnh. Cuối năm 1998 chỉ trong thời gian 10
năm, theo thống kê cha đầy đủ, đã lm v đang lm đợc hơn 80 cầu, xem bảng
3-1 v 3-2.
Tuy ống thép nhồi bê tông áp dụng trong cầu vòm, đồng thời giải quyết
đợc cờng độ vật liệu cao v giảm nhẹ trọng lợng lắp ghép vnh vòm, nhng
trong áp dụng thực tế, ống thép nhồi bê tông có tác dụng đã phát huy đợc vật liệu
v tác dụng trong thi công, đó l vấn đề lm nảy sinh hai phơng hớng lớn. Một
hớng l ống thép bọc bê tông cùng tham gia chịu lực l bộ phận chủ yếu của kết
cấu, đồng thời cũng lm giá vòm cứng khi thi công, thiết kế khống chế theo hớng
thứ nhất gọi l cầu vòm ống thép nhồi bê tông. Cầu đã xây dựng xong trừ cầu

Uông Mãng ở Tứ Xuyên còn có cầu Cao Minh ở Quảng Đông, cầu Tân An Giang
ở Triết Giang, cầu Tam Sơn Tây ở Nam Hải, Quảng Đông v cầu Hong Bá H ở
trên đờng bộ đối ngoại cầu Hạ lu cầu v cầu Liên Phá v cầu Tam An, Ung
Giang, Quảng Tây khẩu độ 270m (xây dựng năm 1998). Trong số cầu đã xây dựng
xong có khẩu độ lớn nhất l cầu Tam An Ung Giang Quảng Tây. Loại cầu ny chủ
yếu có sờn vòm, dn vòm v khung dn vòm, hm lợng thép cao, các cầu đã xây
xong có khẩu độ từ mấy chục mét đến 200m.
ống thép nhồi bê tông dùng trong cầu vòm thuộc loại 2 l loại ống thép
trong ngoi bao bê tông, bề mặt ống thép không lộ ra ngoi. ống thép chủ yếu tạo
giá vòm cứng cho thi công, đầu tiên nhồi bê tông lm thnh ống thép nhồi bê tông
sau lại ghép cốp pha ở ngoi để bao bê tông hình thnh mặt cắt, ống thép cùng với
vật liệu sau khi đúc bê tông chịu lực nhng không phải giai đoạn khai thác khống
chế, m tải trọng thi công khống chế. Cuốn sách ny gọi l cầu vòm cốt cứng ống
thép nhồi bê tông, loại cầu ny cũng có khi gọi l cầu vòm bê tông cốt thép, khẩu
độ thờng từ 100m trở lên. Cuốn sách ny phần luận bn về loại cầu ny nặng về
các bộ phận có liên quan đến ống thép nhồi bê tông. Loại cầu ny chủ yếu có sờn
vòm, hộp vòm v khung vòm. Cầu đã xây dựng xong có cầu Tân Long. Tuyến ở
Nội Giang, Tứ Xuyên, cầu Ung Giang Ung Ninh Quảng Tây, cầu Thái Bạch, Đức

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 97 -


Hng ở Giang Tây, cầu Nha Long Giang, cầu Kim Sa Giang ở Cẩm Chi Kha Báo
Quả v cầu Trờng Giang ở huyện Vạn Tứ Xuyên, trong đó cầu Trờng Giang ở
huyện Vạn có khẩu độ lớn nhất (420m).
ở tiết một chơng 1 đã nêu, cầu vòm ống thép nhồi bê tông đợc xây dựng
sớm nhất vo thập niên 30, ở Liên Xô cũ đã lm đợc 2 cầu. Từ đó không có các

thông tin về việc xây dựng loại cầu ny. Năm 1976 ở Mỹ Lâm Đồng Đn (TY Liu)
đã thiết kế một cầu vợt đờng bộ ở quảng trờng Đình Xa v khách sạn (4 tầng)
đã dùng kết cấu cầu vòm mềm bằng ống thép nhồi bê tông đờng kính 1830mm v
dầm cứng bằng bê tông cốt thép dự ứng lực. Khẩu độ vòm 175.5m, đờng tên cao
30.5m, cự ly thanh treo 18.3m.
ở Trung Quốc, từ thập kỷ 60, Viện nghiên cứu thiết kế huyện Kim Nam
Xơng đã xây dựng cầu dầm dn hoa khẩu độ 27m ở đờng dẫn mỏ Đồng Trung
Điền Sơn tỉnh Sơn Tây, áp dụng vật liệu ống thép nhồi bê tông. ở đó thanh dn
chịu nén l ống thép nhồi bê tông đờng kính ngoi 140mm. Đây l lần đầu tiên ở
Trung Quốc áp dụng vật liệu ống thép nhồi bê tông vo kết cấu phần trên công
trình cầu. Về sau Viện ny lại áp dụng ống thép nhồi bê tông vo tòa nh thi đấu
thể thao Giang Tây. Tòa nh ny mái đỡ bằng x vòm hộp khẩu độ 88m, vòm hộp
dùng ống thép v thép hình tạo thnh x khung cứng, sau khi nhồi bê tông vo ống
thép, lại lắp cốp pha đúc bê tông tại chỗ vòm hộp. Ngoi ra Bộ đờng sắt đã áp
dụng ống thép nhồi bê tông ở 6 hầm đờng sắt ở Nam Lĩnh (Hải Long khẩu...) để
lm thanh chống kiểu vòm, điều đó lm cho việc áp dụng ống thép nhồi bê tông
vo cầu vòm có đợc các kinh nghiệm thực tế công trình(25)(26).
ở nớc ngoi, khi lm cầu Thanh Điệp ở nớc Nhật cũng dùng cốt cứng ống
thép nhồi bê tông. Cầu ny có khẩu độ chính 180m, dùng vòm hộp bê tông cốt
thép hai bên thi công lắp hẫng bằng dây treo xiên, 57m ở giữa l cốt cứng ống thép
nhồi bê tông, lắp ráp sau khi hợp long nhồi dầy bê tông vo trong ống, đúc tiếp bê
tông hình thnh mặt cắt hình hộp, xem hình 3-2. Ngời Nhật gọi cầu ny l cốt
thép cứng cùng với bê tông tổ hợp thnh vòm Milan(27).
Nớc Pháp gần đây cũng xây dựng một cầu vòm ống thép nhồi bê tông Cầu Antrnas, cốt cứng của nó l một ống thép đờng kính 1200mm dầy 32mm.
ở chân vòm nhồi bê tông vo trong ống, trên sờn vòm dùng các thanh chống theo

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 98 -

bề rộng cầu, thanh chống tựa vo dầm dọc của kết cấu mặt cầu, bản mặt cầu l bản
bê tông cốt thép dự ứng lực. Cho nên cầu ny l kết cấu vòm dn không gian tổ
hợp. Khẩu độ sờn vòm của cầu ny l 56m, cầu di 85m, rộng 15m, trên Xa lộ
A75 vợt qua Gervandan(28).
II. Nguyên nhân phát triển nhanh cầu vòm ống thép nhồi bê tông
ở Trung Quốc
Mặc dù cầu vòm ống thép nhồi bê tông từ thập kỷ 30 đã xuất hiện ở Liên Xô
cũ, nhng năm gần đây ở nớc ngoi cũng ít đợc xây dựng, nhng thực tế l đợc
phát triển từ thập kỷ 90 ở Trung Quốc, nguyên nhân chủ yếu có mấy điểm sau :
Thứ nhất : Mấy năm gần đây ở Trung Quốc tăng cờng đầu t xây dựng các
cơ sở giao thông, cần phải lm nhiều cầu. Trung Quốc có yêu cầu mới về thiết kế,
thi công v nghiên cứu cũng l điều kiện phát triển rất tốt, lm cho kỹ thuật lm
cầu ở Trung Quốc cũng mau chóng tiếp cận. Có một số mặt đã đạt đợc trình độ
thế giới. Cầu vòm l một loại hình cầu cơ bản ở Trung Quốc trớc đây trên đờng
bộ, đờng sắt v đờng thnh phố đã đợc áp dụng rộng rãi, l loại cầu chủ yếu ở
Trung Quốc. Nh tiết trên đã nói, ngoi cầu vòm thép, kỹ thuật cầu vòm ở Trung
Quốc đã đạt hay gần đạt trình độ tiên tiến của thế giới. Do tình hình ở Trung Quốc,
loại hình cầu vòm cũng chủ yếu l cầu vòm bê tông cốt thép v cầu vòm đá, cho
tới nay Trung Quốc cũng cha thể dùng nhiều kết cấu thép, m cờng độ vật liệu
thấp, về phơng diện thi công có khó khăn luôn luôn trói buộc việc phát triển khẩu
độ cầu vòm. Không còn phải nghi ngờ rằng việc áp dụng cầu vòm ống thép nhồi bê
tông đã giúp việc phát triển cầu vòm mang một sinh lực mới, trong nhiều trờng
hợp thích hợp với cầu vòm đều đợc dùng rộng rãi.
Thứ hai : Trung Quốc từ thập kỷ 50 bắt đầu nghiên cứu kết cấu ống thép
nhồi bê tông, tuy bắt đầu muộn nhng triển khai nhanh nh đã trình by ở chơng
1. Mấy chục năm lại đây, nghiên cứu lý luận cơ bản ống thép nhồi bê tông ở Trung
Quốc ở vo trình độ tiên tiến của thế giới. ống thép nhồi bê tông không ngừng
phát triển áp dụng cho nh xởng, công trình kiến trúc v các trạm biến thế điện,

lm cho việc áp dụng ống thép nhồi bê tông vo cầu vòm đã đặt nền móng vững
chắc cho lý luận cơ bản v cơ sở thực tế công trình.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 99 -


Thứ ba : Theo sự phát triển kinh tế xây dựng ở Trung Quốc, năng suất lao
động không ngừng tăng, biên độ tiền lơng mở rộng. Mặt khác, công nghiệp luyện
kim phát triển, sản lợng thép không ngừng nâng cao. Tuy nhiên tình hình trong
nớc cha thích hợp cho việc dùng nhiều kết cấu thép, nhng dùng thép một cách
thích đáng để giảm bớt công lao động, nâng cao tính cơ giới hóa, trình độ lắp ghép,
đẩy nhanh tiến độ thi công thì có thể tìm đợc lợi ích tổng hợp tốt nhất. Ngoi ra,
kết cấu ống thép nhồi bê tông có lm tăng lợng thép dùng cho kết cấu, nhng lại
giảm lợng thép dùng cho thi công, cho nên lợng thép dùng cho công trình tăng
không đáng kể. Đó l nguyên nhân kinh tế lm cho cầu vòm ống thép nhồi bê tông
phát triển nhanh.
Thứ t : Tính mỹ quan của công trình ngy cng đợc chú trọng, cầu vòm l
một loại cầu có hình thù đợc giới mỹ thuật tôn trọng, ở Trung Quốc lại có cơ sở
văn hóa sâu đậm cho việc áp dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông, lm cho cầu vòm
cng thêm đẹp, sức hấp dẫn cng mạnh, kiểu cầu chạy giữa, cầu chạy dới... l
hình thức cầu thnh phố đợc khen ngợi. Các cầu vòm ống thép nhồi bê tông đã
xây dựng khoảng một nửa l cầu thnh phố, trong đó cầu chạy giữa chiếm đại bộ
phận.
Cầu vòm ống thép nhồi bê tông đợc áp dụng nhiều đã gây sự chú ý rộng rãi
cho ngời lm công trình v các học giả. Hội nghị hng năm của Hiệp hội liên hợp
kết cấu tổ hợp thép - bê tông, bắt đầu từ hội nghị lần thứ ba (1991), cầu vòm ống
thép nhồi bê tông trở thnh một chủ đề của hội nghị, các ti liệu có liên quan ngy

cng nhiều. Từ hội nghị lần thứ ba của Hội cầu đờng Trung Quốc, nội dung cầu
vòm ống thép nhồi bê tông đều đợc phản ánh với các mức độ khác nhau, trong đó
hội nghị ton quốc của hội cầu đờng v các ủy ban kết cấu hội nghị hng năm
năm 1996 đã lấy cầu vòm lm chủ đề "tập luận văn". Trong số 79 bi tham luận có
35 bi liên quan đến cầu vòm ống thép nhồi bê tông. Cầu vòm ống thép nhồi bê
tông phát triển ở Trung Quốc đợc xem l phổ biến.
Tuy đợc coi l một dạng cầu áp dụng vật liệu mới, nhng trớc mắt nghiên
cứu lý luận về cầu vòm ống thép nhồi bê tông còn tơng đối tụt hậu, không kịp
bớc phát triển. Nghiên cứu đặc tính chịu lực của kết cấu cầu vòm ống thép nhồi
bê tông mới đợc bắt đầu. Các đặc tính của thanh có độ mảnh lớn, thanh chịu uốn,
chịu nén uốn v chịu mô men uốn đổi chiều... rõ rng khác hẳn với đặc tính của
cột chịu lực trong công trình m trực tiếp dùng phơng pháp tính toán của cầu vòm

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 100 -


đá hay cầu vòm bê tông cũng không hợp lý, cng cha nói đến lý luận thiết kế cầu
vòm cũng cha hon thiện. Cầu vòm ống thép nhồi bê tông do cờng độ vật liệu
cao, thi công v vấn đề ổn định sau khi xây dựng xong l vấn đề tuy đã đợc chú ý,
nhng việc nghiên cứu về cơ bản cha xét đến đặc tính vật liệu. Về phơng diện
tính toán nội lực, co ngót của bê tông, từ biến, thay đổi nhiệt độ... dẫn tới việc
nghiên cứu tính toán nội lực, mấu chốt l nghiên cứu trị số ảnh hởng của các nhân
tố đó còn ở giai đoạn sơ khai. Với vấn đề chống rỉ cho ống thép cũng không đợc
coi nhẹ. Với khẩu độ tăng cao v quy mô mở rộng, tính năng động lực của cầu
vòm ống thép nhồi bê tông v tính năng kháng chấn việc nghiên cứu ngy cng
bức thiết, m nghiên cứu về phơng diện ny cha đi sâu. Tổng kết kinh nghiệm,
phải đi sâu nghiên cứu, lý luận, nhanh chóng ban hnh đợc quy phạm thiết kế v

thi công tơng ứng, điều tra dự trù, ớc tính t liệu... còn nhiều công việc phải lm.
Tin rằng đợc đi sâu nghiên cứu, cầu vòm ống thép nhồi bê tông sẽ đợc áp dụng
nhiều trong công trình cầu. Do trớc mắt nghiên cứu cha sâu, cuốn sách ny chủ
yếu l tổng kết kinh nghiệm, đề ra phơng hớng nghiên cứu, đáp ứng yêu cầu
trớc mắt của giới công trình v giới lý luận.
III. Phơng hớng phát triển cầu vòm khẩu độ lớn
Gần đây ở Trung Quốc, Giáo s Châu Niệm Tiêu đã xuất bản "Tuyển chọn
phơng án cầu"(29). Trong cuốn sách đó, tác giả với tầm nhìn xa đã nêu ra phơng
pháp mới để phân chia khẩu độ cầu v phân loại hệ thống cầu. Phân loại cầu theo
truyền thống l từ góc độ lực học phân thnh cầu dầm, cầu vòm, cầu treo (bao gồm
cả cầu treo dây võng v cầu dây văng). Giáo s Châu nêu ra công trình cầu chia ra
cầu tựa trên trụ v cầu thanh treo có hai loại lớn. Hễ l cầu kiểu dầm, cầu vòm
chạy trên, cầu khung chân xiên đều gọi l cầu tựa trên trụ. Dùng các thanh treo
cách nhau khoảng 10m hay dây xiên chia cầu khẩu độ lớn thnh nhiều khẩu độ
nhỏ liên tục tựa trên gối đn hồi gọi l cầu thanh treo. Phơng pháp phân chia ny
xuất phát từ các cầu hiện đại để lý giải v áp dụng một cách sáng tạo kết cấu cầu,
đề ra đợc t duy mới m ngời ta cha nghe v nhìn thấy. Nhng cách phân chia
ny, với cầu vòm chia thnh loại cầu vòm chạy trên quy về cầu tựa trên trụ, cầu
vòm chạy dới quy về cầu thanh treo, còn cầu chạy giữa có khó khăn cho việc
phân chia, ở cuốn sách ny, quy về cầu thanh treo. ở đây tác giả từ gợi ý của cách
phân chia ny, cho rằng cầu vòm có thể tách thnh cầu tựa trên trụ, cầu tựa trên
vòm v cầu tựa vo tháp.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 101 -


Cầu tựa trên trụ cầu dựa vo trụ cầu đỡ kết cấu phần trên l cầu kiểu dầm,

cầu khung có chân xiên (hệ tổ hợp cầu dầm vòm có lực đẩy ngang v cầu tổ hợp
dầm vòm không có lực dẩy ngang, nh cầu vòm khung dn, cầu khung vòm, v
các hệ tổ hợp cầu dầm vòm. Loại cầu ny hệ mặt cầu xe chạy v kết cấu chính hợp
lm một, nhng khi khẩu độ cầu tăng, thì trọng lợng bản thân của kết cấu phần
trên v lợng dùng vật liệu tăng nhanh, do đó cự ly trụ cầu không đợc quá lớn,
nghĩa l khả năng vợt không lớn.
Cầu tựa vo tháp cầu l dựa vo tháp cầu v dây treo để đỡ kết cấu phần
trên. Cầu treo dây võng v cầu dây văng thuộc về cầu tựa vo tháp. Mặt bằng chạy
xe do các dây đn hồi đỡ các nhịp dầm nhỏ, trọng lợng bản thân chiều di đơn vị
của hệ mặt cầu gần nh không tăng theo sự tăng của nhịp chính, m kết cấu dây
chịu kéo l chính, dùng vật liệu cờng độ cao, trọng lợng bản thân nhẹ, năng lực
vợt khẩu độ lớn, chiều cao kiến trúc thấp. Sau khi thi công xong nền móng v
tháp cầu, thì bộ phận trên thuộc về hệ tự gá lắp. Thi công tơng đối dễ.
Cầu tựa trên vòm chỉ trừ hệ tổ hợp dầm vòm, còn các loại cầu vòm chạy
trên, giữa, dới chủ yếu có các cầu vòm bản, vòm sờn v vòm hộp chạy trên
truyền thống v cả hệ vòm khung có thanh treo mảnh chạy dới. Nó ở giữa cầu tựa
trên trụ cầu v cầu tựa vo tháp cầu. Khẩu độ vòm thông qua hai trụ (mố) để đỡ kết
cấu phần trên.
Hệ mặt cầu giống nh cầu tựa vo tháp cầu, trọng lợng bản thân của hệ mặt
cầu không tăng theo khẩu độ. Nhng kết cấu chính, vòm chịu nén l chính, vấn đề
ổn định tơng đối đột xuất, yêu cầu có độ cứng lớn, nên trọng lợng bản thân cũng
lớn, nhng lắp vòm so với xây tháp cầu v trụ cầu thì khó khăn nhiều, cho nên khả
năng vợt khẩu độ cũng ở giữa cầu tựa trên trụ v cầu tựa vo tháp cầu.
Cầu tựa trên trụ vòm có vòm thép với khẩu độ lớn nhất l 518m l cầu Tân
H cổ ở nớc Mỹ, ngời thiết kế cho rằng đây l khẩu độ giới hạn của cầu vòm
thép, lớn hơn nữa thì không kinh tế. Cầu vòm bê tông cốt thép hiện có khẩu độ lớn
nhất l 420m, vẫn còn tiềm lực. Cầu vòm đá có khẩu độ lớn nhất đã xây dựng xong
l 115m, đang xây dựng l 146m, có bản đáy l giới hạn. Có ti liệu(30) cho rằng
nhân tố ảnh hởng tới sự phát triển khẩu độ cầu vòm l vấn đề vật liệu xây vòm,
vấn đề công nghệ thi công v lớn nhất l công trình nền móng. Tác giả tập sách

ny nhất trí quan điểm đó v còn cho rằng phát triển khẩu độ cầu vòm mấu chốt l

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 102 -


vấn đề thi công. Nh Giáo s Châu Niệm Tiên nghiên cứu về vấn đề khẩu độ cầu
vòm không chỉ một lần nhắc lại lời nói của Freyssinet "Cầu vòm 100m v 1000m
về phơng diện thiết kế mức độ khó khăn gần nh nhau, còn khó khăn về phơng
diện thi công thì khác biệt vô cùng lớn.
Để giải quyết vấn đề thi công cầu vòm, thứ nhất l nâng cao cờng độ vật
liệu, để giảm nhẹ trọng lợng bản thân vnh vòm, thứ hai l lm cho vnh vòm
chính trở thnh hệ thống giá vòm cho bản thân, trong cầu vòm còn gọi l phơng
pháp giá cốt cứng, để thi công không có giá vòm. Trong hai phơng diện trên thì
điểm thứ hai l quan trọng.
ở Trung Quốc mấy năm gần đây phát triển cầu vòm ống thép nhồi bê tông
để cung cấp khả năng giải quyết hai vấn đề trên, tạo thnh hớng phát triển cầu
vòm. Phía trên đã nêu dùng cầu vòm tổ hợp kiểu dn dự ứng lực, chủ yếu l dùng
biện pháp dự ứng lực để thi công lắp hẫng. Về phơng diện kết cấu cũng có nhiều
lợi ích. Nó thuộc về phạm trù cầu gối trên trụ, m tiếp tục tăng khẩu độ thì có khó
khăn, chủ yếu chỉ thích hợp với khe núi có điều kiện địa chất tốt. Cho nên nó chủ
yếu áp dụng ở Quý Châu không nh cầu vòm ống thép nhồi bê tông có thể áp
dụng phạm vi rộng.
áp dụng ống thép nhồi bê tông để lm giá cốt cứng xây dựng cầu Ung
Giang Ung Ninh Quảng Tây, khẩu độ 312m vòm sờn v cầu Trờng Giang,
huyện Vạn Tứ Xuyên, khẩu độ 420m vòm hộp l đã đạt đợc trình độ thế giới. Gần
đây cầu Y Phát Sa ở Quảng Châu đã đợc động thổ xây dựng, cầu dạng vòm ống
thép nhồi bê tông có đầu hẫng, chạy giữa có khung thanh treo khẩu độ chính 360m

khiến cho khẩu độ cầu vòm ống thép nhồi bê tông đã vợt qua ngỡng 300m. ở
tỉnh Tứ Xuyên gần đây ngời ta tiến hnh thiết kế cầu Trờng Giang Phật Sơn, cầu
vòm ống thép nhồi bê tông khẩu độ 400m. Xây dựng hai cầu trên, sẽ lm cho khẩu
độ cầu vòm ống thép nhồi bê tông đã nâng cao một mức mới.
Cầu vòm ống thép nhồi bê tông ở Trung Quốc lm nhiều, khẩu độ không
ngừng đột phá, hình thức không ngừng sáng tạo mới, kỹ thuật ngy một nâng cao.
Cầu vòm mang truyền thống văn hóa kỹ thuật đặc sắc, ở Trung Quốc luôn
đợc những ngời lm cầu trọng thị. Giáo s Châu Niệm Tiêu từ đầu thập kỷ 90 đã
nêu ra đờng lối phát triển cầu vòm có khẩu độ rất lớn(31)(32). Cho rằng ở Trung

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 103 -


Quốc các sông lớn nói chung, bề rộng mặt nớc không vợt quá 500m, 600m có
thể dùng một nhịp cầu vòm vợt qua, với các sông rộng hơn có thể dùng nhiều
nhịp cầu vòm có thanh kéo. Giáo s Châu có nêu ra một số t duy, về sau cầu vòm
ống thép nhồi bê tông sẽ có tác dụng tích cực thúc đẩy. Trong cuốn sách mới
"Tuyển chọn phơng án cầu", Giáo s Châu cho rằng : ở phạm vi khẩu độ siêu lớn
từ 500m đến 1000m thì các phơng án cầu đem so sánh có thể l cầu treo dây
võng, cầu dây văng v cầu vòm có thanh kéo. Với cầu vòm có thanh treo, hiện thời
cha thể dự trù chắc chắn cho khẩu độ 1000m, nhng mục tiêu 650m có thể l mục
tiêu thứ nhất (do nh nớc có yêu cầu nh vậy, giáo s Châu lấy các công trình
hiện có để thảo luận sơ bộ, nhận thấy l có thể đợc). Đợi có kinh nghiệm thnh
công sẽ tiến lên 1000m.
Theo phơng pháp phân chia ở cuốn sách ny thì cầu vòm chạy dới có
thanh kéo l hệ thống tổ hợp dầm vòm, thuộc phạm trù cầu tựa trên trụ cầu, m khả
năng vợt bị hạn chế bởi phơng pháp thi công v kết cấu. ở cầu tựa trên vòm,

vòm chạy trên chỉ khi nền móng có đủ khả năng chịu phản lực, thì mới có thể thực
hiện cầu vòm khẩu độ lớn. Còn cầu vòm có thanh kéo chạy dới thì đại bộ phận
lực đẩy ngang do thanh kéo chịu, chiều cao kiến trúc lại thấp, nên phạm vi áp dụng
rộng. Cầu vòm có thanh kéo phát triển theo sự phát triển của cầu vòm ống thép
nhồi bê tông cho nên có thể nói cầu vòm ống thép nhồi bê tông đem lại sinh lực
mới cho cầu vòm, đối với cầu vòm ống thép nhồi bê tông có thanh kéo, thì cả về hệ
thống kết cấu v phơng pháp thi công đều có khả năng vợt khẩu độ lớn, lm cho
khẩu độ cầu vòm tiếp tục tiến về phía trớc. Tin tởng rằng với sự nỗ lực của
những ngời lm cầu ở Trung Quốc thì cầu vòm khẩu độ 650m ở đầu thế kỷ sau có
thể thực hiện ở Trung Quốc.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 104 -


tiết thứ ba
các thí dụ cầu vòm ống thép nhồi bê tông

I. Cầu Đông H Uông Mãng Tứ Xuyên(33)(34)
Cầu Đông H Uông Mãng Tứ Xuyên ở huyện Uông Mãng thnh đô Tứ
Xuyên, vợt qua Đông H. Cầu chính di 244,03m. Bề rộng tĩnh 7m+2x3m. Ton
bề rộng 15,00m. Tải trọng thiết kế H-20 ; XB-100. Tải trọng ngời đi 3KN/m2.
Nhịp chính của cầu ny l cầu vòm có thanh kéo ống thép nhồi bê tông chạy dới
khẩu độ 115m. Các trụ số 3 v số 4 l cọc khoan nhồi, còn lại l móng nông trên
nền thiên nhiên.
Trụ chính (số 2 v số 3) l hai cột tròn, đờng kính 2,50m, còn lại l hai
trụ tròn đờng kính 1,20m. Bố trí chung cầu xem hình 3-3.

Hình 3-3 : Bố trí chung cầu Đông H, Uông Mãng, Tứ Xuyên (đơn vị : cm)
Mặc dù trong chơng một đã giới thiệu, vo thập kỷ 50 ở Trung Quốc đã
xây dựng cầu ống thép nhồi bê tông, nhng cầu Đông H, Uông Mãng Tứ Xuyên
l cầu vòm đờng bộ ống thép nhồi bê tông đầu tiên ở Trung Quốc, m lại l lần
đầu tiên dùng hình thức cầu vòm có thanh kéo. Nó có ảnh hởng rất lớn đến việc
phát triển cầu vòm ống thép nhồi bê tông ở Trung Quốc, l mốc mới trong lịch sử
xây dựng cầu ở Trung Quốc.
Cầu Đông H Uông Mãng có tim vnh vòm nhịp chính dùng phơng trình
đờng cong dây xích, hệ số tim vòm m = 1.347, tỷ lệ đờng tên f/l = 1/6. Hai vnh

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 105 -


vòm mặt cắt hình số 8 không thay đổi. Mặt cắt do hai ống thép cuốn 800x10mm
mác A3 v bản thép giằng tổ hợp thnh. ống thép v vnh thép đều nhồi bê tông
mác 30, mặt cắt cao 2,0m, xem hình 3-4. Giữa hai vnh vòm có thanh chống kiểu
chữ Bát, dùng thép bản mác A3 cuốn tròn 800x10mm ống thép rỗng.

Bê tông mác 30

Hình 3-4 : Mặt cắt vnh vòm cầu Đông H Uông Máng Tứ Xuyên
(đơn vị : mm)
Hệ mặt cầu nhịp chính l kết cấu treo, do 44 cặp 32 chôn ngầm trong ống
thép dới lm thanh treo, treo 22 thanh dầm ngang bằng bê tông cốt thép dự ứng
lực di 15m. Mỗi dầm ngang có 9 cặp vấu đỡ, để lm gối đỡ 7 dầm dọc của hệ mặt
cầu v 2 dầm dọc tăng cờng phụ, lề cầu ngời đi tựa trên hai cánh dầm ngang.
Cầu Đông H Uông Máng l cầu vòm có thanh kéo chạy dới, dùng thanh

kéo để chịu lực đẩy nằm ngang ở chân vòm, để giảm bớt khối lợng công trình nền
móng v mố trụ cầu. So với các cầu vòm có thanh kéo chạy dới cũ, dùng gối cầu
kê trên mố trụ cầu của hệ cầu dầm vòm tổ hợp có khác nhau. ở cầu ny, vòm v trụ
ngm cứng thanh treo khi kéo căng thép ở hai trụ cầu (hình 3-5), thanh kéo gồm có
22 bó thép cờng độ cao 2425, thanh kéo sau khi kéo căng cốt thép xong thì
dùng vữa xi măng lấp kín. Để chống nứt tại vùng neo của thanh kéo, còn bố trí tại
độ cao nhất định ở nửa tròn phía bờ của cột thân trụ 22 bó thép cờng độ cao 245
hớng thẳng đứng không có liên kết lm thép dự ứng lực.
ống thép lm vnh vòm nhịp chính dùng thép bản cuốn lại. Phóng dạng tỷ lệ
1 : 1 cho 1/2 nhịp cầu. ống thép của vnh vòm lắp ghép bằng cần trục, mỗi vnh

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 106 -


chia thnh 5 đoạn, mỗi đoạn di 25m, nặng 13 tấn. Bố trí chung lắp ráp vnh vòm
v trình tự lắp ráp xem hình 3-5 v 3-6.
Quảng Tây

Mặt chính

Uông Mãng

Hình 3-5 : Bố trí lắp ghép cầu Đông H Uông Mãng Tứ Xuyên

Hình 3-6 : Trình tự lắp ráp vnh vòm cầu Đông H Uông Máng Tứ Xuyên

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông

- Ti liệu dịch -

- 107 -


Sau khi hợp long vnh vòm, lắp tiếp các thanh chống ngang, dùng bê tông
lấp kín chân vòm, hon thnh ngm cứng sờn vòm v chân vòm. Sau đó hn nối
mặt ngoi sờn vòm v bản giằng (đầu nối v điểm treo), dùng cần trục đúc bê
tông ton bộ vnh vòm bản giằng v đầu nối. Đợi cho bê tông đạt cờng độ, vnh
vòm từ chỗ vòm nhiều chốt chuyển thnh vòm không chốt. Tiếp đó lắp các thanh
treo, lắp đầu neo luồn bó thép ở phía dới các thanh treo, sau khi bê tông ở đầu neo
đạt cờng độ, tiến hnh lắp các thiết bị kéo căng bó thép, sau đó có thể tiến hnh
công tác nhồi bê tông trong sờn vòm.
Bê tông trong ống thép dùng cần trục v thùng chứa mở đáy đúc bê tông thủ
công. Đúc bê tông theo trình tự, đầu tiên ở bản giằng, rồi đến ống thép dới, cuối
cùng l ống thép trên. Trình tự tăng tải l từ chân vòm tới đỉnh vòm theo nguyên
tắc cân bằng đối xứng để tiến hnh. Sau khi bê tông vnh vòm đúc xong đạt tới
cờng độ nhất định, lắp dầm ngang, dầm dọc v cấu tạo hệ mặt cầu. Khi đúc bê
tông vnh vòm v lắp ráp hệ mặt cầu, theo trị số lực đẩy ngang đã tính toán, tiến
hnh kéo đồng bộ hệ thanh chịu kéo. Sau khi hon tất tải trọng tĩnh, tiến hnh kéo
vợt cho hoạt tải ở thanh kéo, để cân bằng lực đẩy ngang do hoạt tải, cuối cùng bịt
kín thanh kéo, hình thnh vòm không có lực đẩy ngang. Kéo căng các bó thép dự
ứng lực thẳng đứng ở thân mố (trụ) cầu phải phù hợp với việc kéo căng các bó thép
ở thanh kéo, để cho mố (trụ) cầu v thanh kéo truyền lực lẫn nhau, hình thnh
truyền mô men uốn điểm nối cứng ở chân vòm. Cầu Đông H Uông Mãng do Viện
nghiên cứu thiết kế khảo sát đờng bộ, tỉnh Tứ Xuyên thiết kế, xây dựng xong năm
1990.
II. Cầu Vọng Giang, Tân An Giang, Triết Giang(35)
Cầu Vọng Giang Tân An Giang ở thị trấn Kiến Đức, tỉnh Triết Giang, vợt
qua sông Tân An (hạ lu nh máy thủy điện trên sông Tân An). Ton cầu di

338,8m gồm ba nhịp (84+120+84). Cầu vòm ống thép nhồi bê tông chạy giữa, tỷ lệ
đờng tên nhịp chính 1/4, bề rộng tĩnh mặt cầu 7+2x1.5 lề cầu ngời đi. Ton cầu
rộng 10m. Tải trọng thiết kế H-15, XB-80. Tải trọng ngời đi 3,5KN/m2. Kết cấu
phần dới l mố trụ nặng, móng mố trụ đặt trên nền đá, mố Bắc l giếng chìm, mố
Nam l mố chữ U. Các trụ giữa l móng mở rộng, phá mố bằng mìn. Bố trí chung
ton cầu xem hình 3-7.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 108 -


Hình 3-7 : Bố trí chung cầu Vọng Giang Tân An Giang, Triết Giang
(đơn vị : cm)
Nhịp giữa dùng hai ống thép đờng kính 800, dầy từ 12mm đến 16mm, mác
thép 16Mn, liên kết bằng thép bản thnh mặt cắt hình số 8 cao 2000mm. Trong
ống nhồi bằng bê tông M40, hai nhịp biên dùng ống thép đờng kính 750, dầy từ
10mm đến 14mm, mác thép 16Mn, liên kết bằng thép bản thnh mặt cắt hình số 8
cao 1800mm, trong ống nhồi bằng be tông M40. Xem
hình 3-8.

a. Nhịp giữa
b. Nhịp biên
Hình 3-8 : Mặt cắt vnh vòm (đơn vị : mm)
Nhịp giữa bộ phận ở dới chia lm 5 đoạn, có thanh chống ngang hình chữ
nhất. Nhịp biên đặt ba thanh chống ngang chữ nhất, dùng thép ống rỗng đờng
kính 1000mm tại chỗ tiếp xúc tăng cờng bằng bản thép. Nhịp giữa v nhịp biên
ở bộ phận chạy trên ở bộ phận chân vòm, mỗi đầu đều đặt hai thanh chống hình
chữ X v một thanh chống ngang.

ở bộ phận treo dùng dầm ngang hình chữ I. Mặt cầu dùng bản giản đơn
rỗng bằng bê tông cốt thép thờng, mặt cầu liên tục. Thanh treo dùng sợi thép
cờng độ cao. ở bộ phận chạy trên đặt cột đứng v dầm phủ bằng bê tông cốt thép.

Đề ti Nghiên cứu Khoa học : Xây dựng cầu vòm ống thép nhồi bê tông
- Ti liệu dịch -

- 109 -