Nghiên cứu chiều dài nhịp hợp lý của dạng cầu hầm cáp hỗn hợp (the extradosed bridge)

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán Bộ Hướng Dẫn Khoa Học :

Cán Bộ Chấm Nhận Xét 1

:

Cán Bộ Chấm Nhận Xét 2

:

PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy

Luận Văn Thạc Sĩ Được Bảo Vệ Tại
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
Ngày tháng năm 2009


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

----------------

---oOo--Tp. HCM, ngày 2 tháng 3 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên

:

Ngày, tháng, năm sinh :

Diệp Võ Minh Quốc

Giới tính : Nam

27/10/1980

Nơi sinh : Bình Thuận

Chun ngành : Xây dựng cầu hầm
Khố (Năm trúng tuyển) : 2006
1- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu chiều dài nhịp hợp lý của dạng cầu dầm cáp hỗn hợp
(The Extradosed Bridge).
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
- Tính tốn và bố trí cáp cường độ cao cho ba dạng cầu là cầu dầm cứng liên tục,
cầu dầm cáp hỗn hợp và cầu dây văng khi chiều dài nhịp chính tăng từ 90m đến 285m.
- So sánh khối lượng cáp cường độ cao cần bố trí, phương pháp thi cơng và giá
thành xây dựng của cầu dầm cứng liên tục, cầu dầm cáp hỗn hợp và cầu dây văng khi

chiều dài nhịp chính tăng từ 90m đến 285m.
- Xác định chiều dài nhịp hợp lý của dạng cầu dầm cáp hỗn hợp.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy.
Nội dung Luận văn đã được Hội Đồng Chun Ngành thơng qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN

(Họ tên và chữ ký)

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy

TS. Lê Bá Khánh
-1-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Để phát triển nền kinh tế, giao thông phải là ngành đi đầu. Với tầm quan trọng
như vậy, trong những năm gần đây, chúng ta đã tiến hành xây dựng một loạt các cầu
lớn với nhiều dạng cầu và công nghệ thi công khác nhau.

Cầu Sông Gianh, cầu Tân Đệ, cầu Bình Triệu, cầu Bình Phước, cầu Thị Nại …
là các dạng cầu liên tục, thi công theo phương pháp đúc hẫng, bằng công nghệ thi công
này đã xây dựng được một số cầu với khẩu độ lớn nhất là 130m.
Để xây dựng những cầu có khẩu độ lớn hơn, công nghệ này thường không kinh
tế và khó khăn trong thi cơng. Do đó trong những năm gần đây, công nghệ thi công cầu
dây văng đang được pháp triển ở Việt Nam, một số cầu đã và đang được thi công bằng
công nghệ này như cầu Rạch Miễu với khẩu độ nhịp 270m, cầu Mỹ Thuận 350m, cầu
Bãi Cháy 435m, cầu Cần Thơ 500m…
Tuy nhiên hiện nay việc thiết kế, thi công cầu dây văng chúng ta vẫn chưa có
nhiều kinh nghiệm, chủ yếu do các nước phát triển, có nhiều kinh nghiệm như Pháp,
Nhật … thực hiện nên chi phí đầu tư tăng lên rất cao, nên việc xây dựng đại trà rất khó
được thực hiện.
Do đó việc nghiên cứu một dạng cầu mới, vừa vượt được khẩu độ lớn, vừa phù
hợp với trình độ và công nghệ của nước ta hiện nay là rất cần thiết. Và cầu dầm cáp
hỗn hợp có thể sẽ là một giải pháp hợp lý để đáp ứng được cả hai yêu cầu trên.

-2-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy

MỤC LỤC

Trang
Nhiệm vụ luận văn thạc sỹ ......................................................................................... 1
Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................................. 2

Mục lục ...................................................................................................................... 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DẠNG CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP ................................ 10
II. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ NHỊP CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP ........................................... 21
1. Cầu dầm cáp hỗn hợp hai nhịp ............................................................................... 21
2. Cầu dầm cáp hỗn hợp ba nhịp ................................................................................ 23
3. Cầu dầm cáp hỗn hợp nhiều nhịp ........................................................................... 25
III. SƠ ĐỒ VÀ SỰ PHÂN BỐ CÁP VĂNG ............................................................. 27
1. Sơ đồ cáp văng rẽ quạt............................................................................................ 27
2. Sơ đồ cáp văng song song ...................................................................................... 28
3. Khoang nhỏ nhiều dây và khoang lớn ít dây .......................................................... 28
IV. SỐ MẶT PHẲNG DÂY VÀ CÁC DẠNG CỘT THÁP .................................... 30
1. Số mặt phẳng dây ................................................................................................... 30
2. Các dạng cột tháp ................................................................................................... 32
V. KẾT LUẬN CHƯƠNG ......................................................................................... 35
CHƯƠNG II: CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU VÀ PHƯƠNG PHÁP THI
CÔNG CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP
I. CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP ........ 37
1. Cấu tạo dầm chủ ..................................................................................................... 37
1.1. Dầm bêtông cốt thép dự ứng lực ........................................................................ 37
1.2. Dầm bêtông thép hỗn hợp.................................................................................... 41
1.3. Dầm bêtơng có sườn thép lượn sóng ................................................................... 42
2. Cấu tạo cột tháp ...................................................................................................... 45
2.1. Cột tháp cứng ...................................................................................................... 45
-3-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy

2.1. Cột tháp mềm....................................................................................................... 48
3. Cấu tạo cáp văng và hệ neo .................................................................................... 50
3.1. Cấu tạo cáp văng ................................................................................................. 50
3.2. Cấu tạo hệ neo ..................................................................................................... 51
4. Liên kết cáp dây văng với tháp cầu ........................................................................ 53
4.1. Các bó cáp liên kết độc lập với tháp cầu. ........................................................... 54
4.2. Các bó cáp được liên kết với tháp cầu bằng kết cấu yên ngựa ........................... 54
5. Liên kết cáp văng với dầm chủ............................................................................... 55
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP....................... 57
1. Thi công hệ dầm chủ .............................................................................................. 57
1.1. Thi công theo phương pháp đúc hẫng ................................................................. 58
1.2. Thi công theo phương pháp lắp hẫng................................................................. 59
1.3. Thi công theo phương pháp đúc đẩy ................................................................... 60
2. Thi công cột tháp .................................................................................................... 61
2.1. Công tác ván khuôn ............................................................................................. 61
2.1.1. Ván khuôn trượt ................................................................................................ 61
2.1.2. Ván khuôn leo ................................................................................................... 62
2.2. Công tác đổ bêtông.............................................................................................. 62
2.3. Kết cấu yên ngựa ................................................................................................. 62
3. Lắp đặt cáp văng..................................................................................................... 63
4. Công tác quản lý và theo dõi trong thi cơng........................................................... 63
III. TRÌNH TỰ THI CƠNG CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP ........................................ 64
1. Thi công cầu Himi .................................................................................................. 64
2. Thi công cầu Kisogawa .......................................................................................... 65
2.1. Đúc dầm............................................................................................................... 65
2.2. Lắp ráp đốt trên trụ ............................................................................................. 66
2.3.Thi công cột tháp .................................................................................................. 67

2.4.Thi công lắp hẫng các đốt dầm ............................................................................ 68
2.5.Lắp ráp dầm thép.................................................................................................. 69
IV. KẾT LUẬN CHƯƠNG........................................................................................ 71
-4-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy

CHƯƠNG III: CÁC THƠNG SỐ CHỦ YẾU VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦU
DẦM CÁP HỖN HỢP
I. CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP ........................ 73
1. Giải pháp đưa cáp cường độ cao ra khỏi chiều cao tiết diện.................................. 73
2. So sánh các thông số chủ yếu ................................................................................. 76
2.1. Về kích thước và các cấu kiện chủ yếu ................................................................ 76
2.2. Về sự gia tăng ứng suất trong hệ dây treo .......................................................... 77
II. TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP........................................ 80
1. Giới thiệu chung ..................................................................................................... 80
2. Tải trọng tác dụng................................................................................................... 82
2.1. Tĩnh tải................................................................................................................. 82
2.2. Hoạt tải ................................................................................................................ 82
2.3.Tải trọng ngang .................................................................................................... 85
2.4. Tải trọng động đất ............................................................................................... 87
2.5. Ứng lực do biến dạng cưỡng bức ........................................................................ 87
3. Tổ hợp tải trọng ...................................................................................................... 87
4. Mơ hình hóa kết cấu .............................................................................................. 88
4.1. Mơ hình hóa kết cấu cầu...................................................................................... 88

a) Mơ hình bài tốn phẳng ......................................................................................... 88
b) Mơ hình bài tốn khơng gian ................................................................................. 88
c) Mơ hình từng phần ................................................................................................. 89
4.2. Mơ hình các bộ phận kết cấu cầu ........................................................................ 89
a) Mơ hình cột tháp .................................................................................................... 89
b) Mơ hình dầm chủ.................................................................................................... 90
c) Mơ hình cáp văng ................................................................................................... 90
5. Tính tốn tĩnh.......................................................................................................... 90
5.1. Tính tốn khi thi cơng.......................................................................................... 90
5.2. Tính tốn khi khai thác ........................................................................................ 91
5.3. Các yếu tố cần xét khi thực hiện việc tính tốn ................................................... 92
a) Tính tốn các yếu tố phụ thuộc thời gian............................................................... 92
-5-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy

b) Tính tốn các yếu tố phi tuyến ............................................................................... 92
6. Tính tốn động........................................................................................................ 93
6.1. Tần số dao động riêng của kết cấu...................................................................... 94
6.2. Ổn định khí động ................................................................................................. 97
6.3. Tác động của động đất ........................................................................................ 98
III. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP. 99
1. Phân chia kích thước trên nhịp ............................................................................... 99
2. Chiều cao dầm chủ và chiều cao tháp..................................................................... 100
3. Kích thước cáp văng ............................................................................................... 101

3.1. Ứng suất cho phép ............................................................................................... 101
3.2. Sự chùng ứng suất trong cáp văng ...................................................................... 102
3.3. Lực căng của cáp văng trong q trình thi cơng ................................................ 102
IV. KẾT LUẬN CHƯƠNG........................................................................................ 103
CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU CHIỀU DÀI NHỊP HỢP LÝ CỦA CẦU DẦM
CÁP HỖN HỢP
I. TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CÁP CƯỜNG ĐỘ CAO CHO CẦU DẦM CỨNG LIÊN
TỤC KHI CHIỀU DÀI NHỊP CHÍNH THAY ĐỔI TỪ 90m ĐẾN 180m ................ 104
1. Sơ đồ nhịp............................................................................................................... 104
2. Vật liệu sử dụng...................................................................................................... 104
3. Tiết diện dầm chủ. .................................................................................................. 105
4. Các số liệu cụ thể về chiều dài nhịp, kích thước dầm khi chiều dài nhịp chính tăng từ
90m đến 180m ............................................................................................................ 105
5. Tải trọng tính tốn .................................................................................................. 106
6. Xây dựng mơ hình tính tốn bằng phần mềm Midas/Civil .................................... 106
7. Kết quả tính tốn .................................................................................................... 107
II. TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CÁP CƯỜNG ĐỘ CAO CHO CẦU DẦM CÁP HỖN
HỢP KHI CHIỀU DÀI NHỊP CHÍNH THAY ĐỔI TỪ 90m ĐẾN 285m ................ 108
1. Sơ đồ nhịp............................................................................................................... 108
2. Vật liệu sử dụng...................................................................................................... 108
3. Tiết diện dầm chủ. .................................................................................................. 108
4. Tiết diện cột tháp. ................................................................................................... 109
-6-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy

5. Các số liệu cụ thể về chiều dài nhịp, kích thước dầm khi chiều dài nhịp thay đổi từ
90m đến 285m ............................................................................................................ 110
6. Phân chia kích thước trên nhịp. .............................................................................. 111
7. Tải trọng tính tốn .................................................................................................. 112
8. Xây dựng mơ hình tính tốn bằng phần mềm Midas/Civil .................................... 112
9. Kết quả tính tốn..................................................................................................... 113
III. TÍNH TỐN VÀ BỐ TRÍ CÁP CƯỜNG ĐỘ CAO CHO CẦU DÂY VĂNG KHI
CHIỀU DÀI NHỊP CHÍNH THAY ĐỔI TỪ 150m ĐẾN 285m................................ 115
1. Sơ đồ nhịp............................................................................................................... 115
2. Vật liệu sử dụng...................................................................................................... 115
3. Tiết diện dầm chủ. .................................................................................................. 115
4. Tiết diện trụ tháp..................................................................................................... 116
5. Các số liệu cụ thể về chiều dài nhịp, kích thước dầm khi chiều dài nhịp thay đổi từ
150m đến 285m .......................................................................................................... 116
6. Chiều dài khoang dầm ............................................................................................ 117
7. Tải trọng tính tốn .................................................................................................. 117
8. Xây dựng mơ hình tính tốn bằng phần mềm Midas/Civil .................................... 117
9. Kết quả tính tốn..................................................................................................... 118
IV. NHẬN XÉT KẾT QUẢ TÍNH TỐN ................................................................ 120
1. Về số lượng cáp cường độ cao cần bố trí tại mặt cắt gối giữa. .............................. 120
2. Về số lượng cáp cường độ cao cần bố trí tại mặt cắt giữa nhịp chính. .................. 122
3. Ứng suất tại mặt cắt gối giữa dưới tác dụng của tĩnh tải, hoạt tải và lực căng trong
cáp............................................................................................................................... 123
4. Nhận xét chung ....................................................................................................... 125
V. PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CỦA CẦU LIÊN TỤC, CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP
VÀ CẦU DÂY VĂNG............................................................................................... 126
1. Phương pháp thi công cầu dầm cứng liên tục ........................................................ 126
2. Phương pháp thi công cầu dây văng ...................................................................... 126
3. Phương pháp thi công cầu dầm cáp hỗn hợp ......................................................... 127

4. Nhận xét.................................................................................................................. 127

-7-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy

VI. THỐNG KÊ VỀ KHỐI LƯỢNG BÊ TÔNG VÀ KHỐI LƯỢNG CÁP CƯỜNG
ĐỘ CAO TRÊN MỘT M2 CẦU, CỦA MỘT SỐ CẦU DẦM CỨNG LIÊN TỤC, CẦU
DẦM CÁP HỖN HỢP VÀ CẦU DÂY VĂNG ĐÃ ĐƯỢC XÂY DỰNG. .............. 128
VII. KẾT LUẬN CHƯƠNG ...................................................................................... 129
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. KẾT LUẬN ............................................................................................................. 130
II. KIẾN NGHỊ ........................................................................................................... 131
III. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA LUẬN VĂN.............................................................. 131
Phụ lục ........................................................................................................................ 133
Tài liệu tham khảo ..................................................................................................... 136
Tóm tắt lý lịch khoa học ............................................................................................. 137

-8-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


LỜI CẢM ƠN
Học viên thực hiện luận văn xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đối với:

- Phòng Đào tạo Sau đại học - Trường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh.
- Thầy Cơ Bộ mơn Cầu đường - Trường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh.
- Thầy Cơ giảng dạy chương trình Cao học chun ngành Cầu hầm - Trường Đại Học
Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh.
- PGS.TS. Lê Thị Bích Thủy, đã tận tình hướng dẫn học viên hoàn thành luận văn này.


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ DẠNG CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP
Trong những năm qua, với đường lối đổi mới của Đảng và Nhà nước, nền kinh tế
nước ta đang trên đà phát triển. Đi đơi với sự phát triển tồn diện nền kính tế và xã hội
địi hỏi phải đẩy nhanh tốc độ phát triển cơ sở hạ tầng, trong đó cơng trình giao thơng
vận tải chiếm một tỷ lệ rất lớn. Cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, số lượng các
phương tiện giao thông vận tải cũng tăng lên nhanh chóng, do vậy hệ thống giao thơng
hiện nay của nước ta chưa đáp ứng được, cần được nâng cấp, sửa chữa hoặc xây dựng
mới các tuyến đường cao tốc. Các cầu lớn trên các tuyến đường này phải được xây
dựng hiện đại với những kết cấu nhịp lớn như cầu dầm liên tục, cầu dây văng… bằng
các công nghệ thi công cầu tiên tiến.
Trong những năm qua chúng ta đã xây dựng hàng loạt các cầu bêtông cốt thép dự
ứng lực khẩu độ lớn như cầu Phú Lương ( nhịp 65 + 102 + 102 + 65, ở Hải Dương),
cầu Tiên Cựu ( nhịp 63.8 + 102 + 63.8 ở Hải Phịng), cầu Bình Phước ( nhịp 49 + 61 +
49, ở Bình Phước), cầu Lạc Quần ( nhịp 55 + 90 + 55, ở Nam Định), cầu Thanh Trì
(chiều dài nhịp chính 130m), cầu Vĩnh Tuy (chiều dài nhịp chính 135m) …Cơng nghệ
thi cơng cầu bêtơng cốt thép dự ứng lực khẩu độ lớn ở Việt Nam chủ yếu sử dụng công
nghệ đúc hẫng, đúc đẩy chu kỳ hay đúc trên đà giáo.

Những năm gần đây, chúng ta đã nhập công nghệ thi công cầu dây văng ở nước
ngồi để xây dựng các cầu có khẩu độ lớn, với các cầu đã và đang được xây dựng như
cầu Mỹ Thuận khẩu độ nhịp chính là 350m, cầu Bãi Cháy khẩu độ nhịp chính là 435m,
cầu Cần Thơ khẩu độ nhịp chính là 500m... Tuy nhiên, tính tốn thiết kế và công nghệ
thi công cầu dây văng rất phức tạp, chúng ta chưa có nhiều kinh nghiệm và chưa làm
chủ được mà phải phụ thuộc vào công nghệ của nước ngồi như Úc, Nhật…Mặt khác
việc tính tốn thiết kế ổn định khí động học cho cầu dây văng là rất cần thiết, trong khi
đó chúng ta chưa thể đảm nhiệm được mà hồn tồn phụ thuộc vào chương trình tính
của nước ngồi.
Triển vọng và nhu cầu phát triển xây dựng cầu khẩu độ lớn ở nước ta là rất lớn, tuy
nhiên việc tính tốn thiết kế và cơng nghệ thi công các cầu hiện đại nhịp lớn như cầu
dây văng chúng ta cịn chưa có nhiều kinh nghiệm, phụ thuộc vào cơng nghệ nước
ngồi. Hơn nữa, kính phí xây dựng và duy tu bảo dưỡng cầu dây văng cũng rất lớn, nên
khó có thể xây dựng đại trà ở nước ta hiện nay được.

-9-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

Cầu dầm cáp hỗn hợp có thể được coi là một kết cấu trung gian giữa cầu bêtông cốt
thép dự ứng lực nhịp liên tục và cầu dây văng, với các đặc điểm sau [13]:
+ Hệ dầm cứng có kết cấu giống như trong cầu dầm cứng liên tục, được cấu tạo từ
kết cấu bêtông cốt thép, kết cấu thép hay kết cấu bêtơng, thép hỗn hợp. Chiều cao của
dầm có thể giảm xuống so với chiều cao của dầm trong cầu dầm cứng liên tục có cùng
khẩu độ.

+ Hệ dây treo rất giống hệ dây treo trong cầu dây văng, bao gồm các dây treo và hệ
neo cáp. Các dây treo được coi như là các bó cáp cường độ cao có độ lệch tâm lớn sử
dụng trong cầu dầm cứng, được tạo ứng suất trước bằng công nghệ dự ứng lực ngoài.
Các dây treo này được liên kết cứng với cột tháp hoặc được luồn qua kết cấu yên ngựa
đặt trên đỉnh cột tháp, và được liên kết với hệ dầm chủ bằng hệ neo cáp tạo thành các
gối đàn hồi. Hệ neo cáp có thể sử dụng hệ neo cáp cho các bó cáp cường độ cao thơng
thường.
+ Tháp neo dây được cấu tạo bằng bêtông cốt thép và có chiều cao thấp so với
chiều cao trụ tháp trong cầu dây văng. Đối với cầu dầm cáp hỗn hợp vì chiều cao tháp
neo dây thấp, nên cột tháp không nhất thiết phải được liên kết cứng với trụ cầu. Tháp
neo dây có thể đặt trên mặt dầm chủ hay được liên kết cứng với trụ cầu tạo thành
khung cứng.
Dây xiên

Dầm bê tơng

Cột tháp

Cột tháp

Dầm thép

Dây xiên

Dầm bê tơng

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo cầu dầm cáp hỗn hợp
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP
Năm 1988 giáo sư Mathivat, người Pháp đã có ý tưởng về một loại kết cấu mới trên
cơ sở công nghệ dự ứng lực ngoài, cáp cường độ cao đưa ra lên trên bề mặt của tiết

diện tạo ra độ lệch tâm lớn. Sau này các bó cáp cường độ cao được liên kết với cột tháp
có chiều cao thấp đặt ở trên trụ và cùng làm việc với hệ dầm cứng dưới tác dụng của
hoạt tải. Loại kết cấu mới này được gọi là cầu dầm cáp hỗn hợp vì những lý do sau [13]:
1. Về kết cấu: cầu dầm cáp hỗn hợp là dạng kết cấu trung gian giữa kết cấu của cầu
dầm cứng và cầu dây văng, trong đó hệ dầm cứng làm việc nén uốn và xoắn, và hệ cáp
văng làm việc chịu kéo. Các cáp văng này được neo vào cột tháp đặt ở trên trụ và liên
kết với hệ dầm cứng tại một số điểm dọc theo chiều dài dầm và chia hệ dầm cứng ra
-10-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

thành nhiều khoang nhỏ. Với cấu tạo như vậy, hệ dầm cứng được coi như là kê trên gối
cứng ở trên mố và trụ và các gối đàn hồi ở các điểm neo cáp văng trên dầm cứng .
2. Về khẩu độ của cầu: cầu bêtông cốt thép dự ứng lực liên tục có khẩu độ vừa và
nhỏ từ 40 đến 130. Cầu dầm cáp hỗn hợp là loại cầu có khẩu độ vừa và lớn, theo thống
kê một số cầu đã xây dựng, cầu dầm cáp hỗn hợp có khẩu độ từ 90 đến 200m. Do đó
cầu dầm cáp hỗn hợp là loại cầu có khẩu độ nằm giữa cầu dầm cứng và cầu dây văng.
3. Sự làm việc của các cấu kiện chính: dưới tác dụng của hoạt tải, sự gia tăng ứng
suất trong cáp cường độ cao của cầu dầm cứng rất nhỏ. Do đó khi thiết kế, cường độ
chịu kéo cho phép của cáp cường độ cao có thể lấy bằng 0,6 cường độ chịu kéo giới
hạn của cáp cường độ cao. Đối với cầu dây văng thì sự gia tăng ứng suất trong dây
văng rất lớn, do chỉ có dây văng làm việc khi có hoạt tải tác dụng. Do vậy khi thiết kế,
cường độ chịu kéo cho phép của dây văng được lấy bằng 0,4 cường độ chịu kéo giới
hạn của cáp cường độ cao. Với ý tưởng sử dụng tối ưu khả năng chịu kéo của cáp
cường độ cao vừa tăng được khẩu độ của cầu, cường độ chịu kéo cho phép của cáp

văng được lấy bằng 0,4 đến 0,6 cường độ chịu kéo giới hạn của cáp cường độ cao, vì
cáp văng sẽ cùng làm việc với hệ dầm cứng khi có hoạt tải tác dụng. Dạng cầu dầm cáp
hỗn hợp sẽ cho phép phân bố tải trọng cân bằng hơn giữa cáp văng và hệ dầm cứng.
4. Về hình dáng của cầu: cầu dầm cáp hỗn hợp trông gần giống cầu dây văng có cột
tháp thấp, nhưng sự làm việc của kết cấu cầu dầm cáp hỗn hợp ứng xử gần với cầu dầm
cứng hơn cầu dây văng.

Cầu liên tục;

Cầu dầm cáp hỗn hợp;

Cầu dây văng;

Hình 1.2: Các dạng cầu
Chiếc cầu dầm cáp hỗn hợp đầu tiên là cầu Ganter (Hình 1.3 ) ở Thụy Sỹ. Cầu được
thiết kế bởi Menn và hoàn thành vào năm 1980. Cầu gồm ba nhịp với khẩu độ nhịp
chính là 174m. Dầm hộp bêtơng được treo lên bằng các cáp văng liên kết vào cột tháp
có chiều cao thấp.
Sau đó giáo sư Mathivat đã phát triển khái niệm cầu dầm cáp hỗn hợp thay thế cho
thiết kế cầu cạn Arrêt Darré2 ở Pháp. Khái niệm này bao gồm thiết kế cột tháp rất thấp,
được liên kết cứng với kết cấu trên của cầu, dầm hộp bêtông cốt thép dự ứng lực có
-11-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

chiều cao khơng đổi cho nhịp 100m. Bó cáp cường độ cao được luồn qua kết cấu yên
ngựa và làm việc như bó cáp dự ứng lực ngồi hơn là làm việc như dây văng, do sự
biến thiên lực căng trong cáp văng được giả thiết là rất nhỏ so với lực căng trong dây
văng. Các cáp văng chủ yếu làm việc thông qua lực căng ban đầu tạo ra tác động nâng
dầm hộp để giảm trọng lượng hữu hiệu của dầm cứng cũng như tạo ra lực nén vào dầm
chủ như bó cáp cường độ cao thơng thường [14].
Hiện nay Nhật Bản là nước phát triển nhanh chóng dạng cầu này, chỉ trong vòng
mười năm trở lại đây, Nhật Bản đã xây dựng gần 30 chiếc cầu dầm cáp hỗn hợp.
Không chỉ được xây dựng ở Nhật Bản, dạng cầu này cũng đã được triển khai xây dựng
ở các nước khác như cầu Paula ở Paula, cầu Pakse ở Lào, cầu Mactan ở Philipine. Và
hiện nay dạng cầu dầm cáp hỗn hợp đã trở thành một loại cầu đặc trưng cho cầu BTCT
DƯL nhịp lớn ở Nhật bản, Hàn Quốc và một số nước ở châu Á. Sau đây sẽ giới thiệu
một số cầu dầm cáp hỗn hợp tiêu biểu ở trên thế giới.

-12-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

Bảng 1.1: Một số cầu dầm cáp hỗn hợp đã được xây dựng [13]
Chiều
cao
dầm(m)
2.2-3.5

Chiều

rộng mặt
cầu(m)
9.5-16.43

Năm
hồn
thành
11/1994

Quốc
gia

73.1+122+131

Chiều cao
cột
tháp(m)
10.7

65+2x105+65

12.0

2.5

12.8

10/1995

Nhật

55+90+55

10.0

2.5

12.8

10/1992

Nhật

52.5+48.5
65.4+180+76.4
154+4x271.5+157

5.9
16.0
30.0

2.1
3.0-5.5
6.9-3.9

8.8+2.3
9.25
33

6/1996

5/1998
5/2000

Pháp
Nhật
Nhật

74.1+140+69.1

12.0

2.5-3.5

8.7-15.4

3/1998

Nhật

66.1+120+72.1

12.2

2.5-3.5

8.7-15.4

3/1998

Nhật

3/1998

Nhật

2/1999
2000

Nhật
Nhật

STT

Tên cầu

Sơ đồ bố trí nhịp (m)

1

Odawara
Yashiro
South
Yashiro
North
Mauvievue
Tsukuhara
Ibi Bridge
Shin-Karato
West
Shin-Karato

East

2
3
4
5
6
7
8

Nhật

9

Shyoyo

99.3+180+199.3

22.1

3.0-5.6

12
13

Santanigawa
Shikari

12.8
10.0

2.5-6.5
3.0-6.0

14

Pakse

14.3

3.0-6.5

11.8-14.6

8/2000

Lào

15
16
17

30.0
30.0
27.0

4.0-7.0
4.0-7.0
4.0-7.0

28.0
28.0
11.6

2001
2001
12/2001

Nhật
Nhật
Palau

133+133

20.0

4.0-6.5

11.5

2001

Nhật

19

Kisogawa
Ibigawa
Palau
Miyakodaga

wa
Himi

57.9+92.9
94+3x140+94
70+9x102+123+143+9
1.5+34.5
160+3x275+160
154+4x271.5+157
82+247+82

9.5+2x3.
0
2x8.5
19.5

91.75+180+91.75

19.8

4.0

6/2001

Nhật

20

Hozu

33+50+76+100+76+31

10.0

2.8

3/2001

Nhật

21
22
23
24

Matakina
Sashiki
Fukaura
Surikami
Rittoh To
Tokyo
Rittoh To
Osaka

109.3+89.3
60.8+105+57.7
62.1+90+66+45+29.1
84.9+24.9

26.4

12.0
9.1
16.5

3.5-6.0
2.1-3.2
2.5-3.0
2.8-5.0

12.95
7.5+2x3.
5
6.5+1.5
9.3-12.7
10.8-11.8
7.0

2001
11/2001
2002
2001

Nhật
Nhật
Nhật
Nhật

140+170+115+70

31.0

4.5-7.5

19.63

-

Nhật

155+160+75+90+75

31.5

4.5-7.5

19.63

-

Nhật

27

Shin-Meisei

88.5+122.34+81.22

16.5

3.5

18.6-22.6

Nhật

28

Shikawa
Yukisawa
Ohashi
Cầu vượt
Ngã Tư Sở

38.5+45+90+130+80.5

13.0

2.4-4.0

25.0

Đang
xây
2002

70.3+71+30.4

11.5

2.0-3.5

17.8

1/2001

Nhật

24+24+24+45+24+24
+24

9.0

1.0

17.5

2007

Việt
Nam

18

25
26

29
30

Nhật

Ghi chú: Chiều cao cột tháp tính từ mặt cầu.
Cầu Odawara Blueway ở Nhật Bản, được hồn thành vào năm 1994 (Hình 1.4 ).
Cầu gồm ba nhịp với sơ đồ bố trí nhịp cân bằng 74+122+74m. Cầu có tiết diện mặt cắt
-13-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

là hình hộp kép với chiều cao thay đổi từ 3.5m ở trên trụ đến 2.2m ở giữa nhịp. Cột
tháp bằng bê tơng cốt thép cao 10.7m tính từ mặt cầu và được liên kết cứng với trụ cầu.
Hệ dầm chủ được liên kết cứng với trụ cầu giống như dạng cầu khung cứng, làm tăng
thêm độ cứng của toàn cầu. Hệ dây treo được bố trí hai mặt phẳng dây, mỗi mặt phẳng
dây gồm tám dây ở mỗi phía của dầm hộp, được luồn qua kết cấu yên ngựa đặt trên
đỉnh cột tháp và được neo với hệ dầm chủ ở hai phía cột tháp. Sơ đồ bố trí cáp văng
theo hình rẽ quạt với khoảng cách giữa các dây là 3.75m. Việc xây dựng cầu này bằng
phương pháp lắp hẫng cân bằng [14].

Hình 1.3: Cầu Ganter ở Thụy Sỹ

-14-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

Hình 1.4: Cầu Odawara Blueway ở Nhật Bản
Sau khi cầu Odawara được hoàn thành một loạt các cầu khác cũng được xây dựng
theo dạng cầu dầm cáp hỗn hợp, ví dụ như cầu Yashiro North và cầu Yashiro South
được hoàn thành vào năm 1995. Dầm chủ của hai cầu này bằng BTCT DƯL có chiều
cao tiết diện khơng đổi 2.5m. Chiều cao cột tháp là 10m và 12m tương ứng với khẩu độ
của nhịp chính là 90m và 105m.
Trong năm 1998, liên tiếp mấy cầu dầm cáp hỗn hợp được hoàn thành ở Nhật Bản
với khẩu độ trung bình từ 100~150m. Đặc biệt trong đó có cầu Tsukuhara với khẩu độ
nhịp chính là 180m và cột tháp có hình chữ V với chiều cao là 16m (Hình 1.5). Cũng
tương tự như cầu dây văng, cầu dầm cáp hỗn hợp thông thường có ba nhịp cân bằng,
nhịp giữa có chiều dài lớn và hai nhịp biên có chiều dài nhỏ hơn. Hầu hết các cầu dầm
cáp hỗn hợp được xây dựng trong thời gian này đều có kiểu bố trí sơ đồ ba nhịp vì lý
do sơ đồ bố trí nhịp hợp lý và có kiến trúc đẹp hơn, hài hịa với cảnh quan xung quanh.

-15-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

Hình 1.5. Cầu Tsukuhara ở Nhật Bản

Hình 1.6. Cầu Mactan ở Philipine
Năm 1999 ở Philipine đã xây dựng cầu dầm cáp hỗn hợp Mactan đầu tiên do các

chuyên gia và kỹ sư Nhật Bản giúp đỡ (Hình 1.6). Cầu có sơ đồ bố trí nhịp cân bằng là
111.5+185+111.5m với chiều rộng mặt cầu là 18m. Tiết diện mặt cắt là hình hộp có
-16-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

chiều cao trên trụ là 5.1m và chiều cao ở giữa nhịp là 3.3m. Cầu được bố trí hai mặt
phẳng dây ở hai bên sườn dầm, các cáp văng được neo vào cột tháp có chiều cao là
18.2m. Cột tháp được liên kết cứng với trụ cầu và dầm chủ tạo thành khung ngàm
cứng, do vậy cột tháp có độ cứng theo phương dọc cầu lớn, giảm được sự biến thiên
ứng suất trong cáp văng do hoạt tải.
Tiếp theo đến năm 2000 cầu Pakse, chiếc cầu dầm cáp hỗn hợp đầu tiên ở Lào,
cũng được xây dựng dưới sự giúp đỡ của các chuyên gia Nhật Bản (Hình 1.7). Cầu
gồm 14 nhịp bằng BTCT DƯL, bao gồm bốn khung cầu cứng liên tục, được liên kết lại
với nhau bằng các khớp nối ở giữa nhịp. Sơ đồ bố trí nhịp như sau
70+9x102+123+143+91.5+34.5m, Kết cấu nhịp cầu được cấu tạo bằng kết cấu lắp
ghép từ các đốt có chiều dài 2.5m hoặc 3.5m. Cột tháp có chiều cao là 14.3m được
ngàm cứng với trụ cầu. Để tăng cường độ cứng cho cột tháp, bố trí một dầm ngang liên
kết hai cột tháp lại với nhau. Cầu được bố trí hai mặt phẳng dây, mỗi mặt phẳng có 9
dây được liên kết với dầm chủ với khoảng cách là 3.5m. Thi công cầu bằng phương
pháp lắp hẫng cân bằng .
Các cơng trình nghiên cứu của các chuyên gia Nhật Bản về kết cấu cầu dầm cáp
hỗn hợp được thể hiện thông qua việc xây dựng hai chiếc cầu bắc qua cửa sông Kiso và
Ibi ở Nagoya, Nhật Bản (Hình 1.8). Đây là hai cơng trình lớn nhất và đặc biệt nhất
thuộc thể loại cầu dầm cáp hỗn hợp. Chiều rộng mặt cầu là 33m cho sáu làn xe, được

bố trí một mặt phẳng dây đặt ở tim cầu, cột tháp được thiết kế có hình cánh buồm với
chiều cao là 30m tính từ mặt cầu (H/l = 1/9.2), sử dụng kết hợp cả hai cơng nghệ dự
ứng lực ngồi và dự ứng lực trong.
Cầu Kisogawa gồm 5 nhịp liên tục, khẩu độ mỗi nhịp là 275m. Phần giữa nhịp
chính là dầm thép dài 105m, phần cịn lại bằng BTCT DƯL. Cầu Ibigawa có 6 nhịp
liên tục, khẩu độ mỗi nhịp là 271.5m. Phần kết cấu thép của cầu Ibigawa dài 95m. Kết
cấu dầm bê tơng có tiết diện mặt cắt là hình hộp kép ba ngăn, có chiều cao ở trên trụ là
7m và chiều cao ở giữa nhịp là 4m, thi công bằng phương pháp lắp hẫng cân bằng [14].

-17-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

Hình 1.7. Cầu Pakse ở Lào

Hình 1.8. Cầu Kisogawa và cầu Ibigawa
Cầu Palau ở Cộng hịa Palau (Hình 1.9). Đây là chiếc cầu dầm cáp hỗn hợp ba nhịp
liên tục với sơ đồ bố trí nhịp 82+247+82m.
-18-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

Cầu vượt Ngã tư Sở là cầu dầm cáp hỗn hợp được xây dựng đầu tiên ở Việt Nam (
Hình 1.10), hiện nay dự án cầu Vàm Thuật tại Thành phố Hồ Chí Minh đang được
Cơng ty Tư vấn Thiết kế Cầu Lớn Hầm triển khai thiết kế cũng với phương án cầu dầm
cáp hỗn hợp.
Ưu điểm của Cầu Dầm Cáp Hỗn Hợp: cầu dầm cáp hỗn hợp là dạng kết cấu kết hợp
giữa kết cấu của cầu dầm và cầu dây văng, do vậy cầu dầm cáp hỗn hợp đã phát huy
được các ưu điểm của hai loại kết cấu trên. Trên quan điểm kết cấu, cầu dầm cáp hỗn
hợp là một dạng đặc biệt của cầu dầm cứng nhịp lớn được bố trí thêm các cáp văng làm
việc chịu kéo dọc theo chiều dài dầm, để tăng khả năng chịu lực của toàn cầu cũng như
vượt được khẩu độ lớn hơn. Do có sự kết hợp kết cầu giữa hai loại cầu dầm cứng và
cầu dây văng, cầu dầm cáp hỗn hợp có những ưu điểm sau [13]:
- Chiều cao của dầm chủ nhỏ hơn chiều cao dầm chủ của cầu dầm cứng có
cùng khẩu độ do đó có thể giảm tĩnh tải.
- Chiều cao của cột tháp thấp, do đó dễ dàng lắp đặt cáp văng.
- Do chiều cao cột tháp thấp, chiều dài của cáp văng ngắn do đó giảm được sự
dao động của cáp văng do tải trọng gió.
- Sử dụng kết cấu yên ngựa đặt ở trên đỉnh cột tháp để lắp đặt cáp văng, do đó
việc lắp đặt cáp văng rất đơn giản.
- Hệ thống neo cáp văng có thể sử dụng như hệ thống neo trong cầu dầm cứng.
Không nhất thiết phải sử dụng hệ thống neo đắt tiền như trong cầu dây văng.
- Giá thành xây dựng cũng như giá thành duy tu bảo dưỡng thấp hơn so với cầu
dây văng.

-19-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc

Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

Hình 1.9. Cầu Palau ở Cộng hịa Palau

Hình 1.10: Cầu vượt Ngã tư Sở ở Việt Nam
Tóm lại cầu dầm cáp hỗn hợp là một dạng đặc biệt của cầu bê tông cốt thép được
tạo ứng suất trước bằng công nghệ dự ứng lức ngồi. Các bó cáp cường độ cao được
-20-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

đưa lên khỏi bề mặt của dầm và liên kết với cột tháp có chiều cao thấp. Nhìn về hình
dáng cầu dầm cáp hỗn hợp trông rất giống cầu dây văng có trụ tháp thấp nhưng bản
chất của kết cấu lại ứng xử gần với cầu dầm cứng hơn là cầu dây văng. Điểm quan
trọng của cầu dầm cáp hỗn hợp là hệ dầm cứng và hệ dây treo cùng làm việc dưới tác
dụng của hoạt tải, do vậy có sự phân bố làm việc đồng đều hơn giữa hệ dầm cứng và hệ
dây treo. Và kết quả là tận dụng được tối đa khả năng làm việc của vật liệu. Ngồi ra
cầu dầm cáp hỗn hợp cịn có tính đa dạng về mặt kết cấu nhịp, ví dụ như dầm bêtông
cốt thép dự ứng lực thông thường sử dụng dự ứng lực trong, dự ứng lực ngoài hay kết
hợp của hai loại công nghệ tạo dự ứng lực, mặt cắt tiết diện có thể thay đổi hay khơng
đổi tùy theo khẩu độ nhịp, kết cấu nhịp có thể bằng bêtơng cốt thép dự ứng lực hay kết
cấu hỗn hợp giữa kết cấu bêtơng và kết cấu thép, sườn dầm có thể bằng bêtơng hay
bằng thép lượn sóng,..vv. Với các ưu điểm nổi bật trên đây cùng với sự hấp dẫn về mặt

kết cấu, khẩu độ, kiểu dáng kiến trúc và giá thành xây dựng hợp lý, chắc chắn cầu dầm
cáp hỗn hợp sẽ là hướng phát triển chính trong ngành xây dựng cầu ở trên thế giới nói
chung và ở Việt Nam nói riêng.
Về bản chất cầu dầm cáp hỗn hợp là cầu dầm bêtông cốt thép dự ứng lực ngồi,
trong đó các bó cáp cường độ cao được đưa lên trên mặt tiết diện tạo ra độ lệch tâm lơn
so với trục trung hòa của dầm, và cột tháp được coi như vách chuyển hướng có độ
cứng rất lớn. Ý tưởng này cũng đã xuất hiện trong một số cầu dầm bêtơng cốt thép dự
ứng lực ngồi. Tuy nhiên, một số bó cáp cường độ cao được đưa xuống dưới khỏi
phạm vi chiều cao tiết diện hay đưa lên trên neo vào cột tháp có chiều cao thấp để tăng
cường khả năng chịu lực của dầm cứng [13].
II. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ NHỊP CẦU DẦM CÁP HỖN HỢP
Sau đây sẽ giới thiệu một số sơ đồ bố trí nhịp điển hình của cầu dầm cáp hỗn hợp
1. Cầu dầm cáp hỗn hợp hai nhịp
Cầu dầm cáp hỗn hợp hai nhịp dành cho cầu vượt qua đường, vượt qua sông hay
thung lũng không lớn lắm. Các phương án cầu hai nhịp được chọn chủ yếu do điều
kiện địa chất, địa hình hay yêu cầu kiến trúc tổng thể xung quanh khu vực cầu. Thông
thường cột tháp được đặt ở giữa nhịp, các cáp văng được bố trí đối xứng qua cột tháp
tạo ra sự cân đối cho toàn cầu. Điển hình cho loại cầu này là cầu Miyakodagawa ở
Nhật bản (Hình 1.11). Cầu có khẩu độ (133+133m) vượt qua thung lũng sâu, bên dưới
có sơng nhỏ và đường ơ tơ liên tỉnh. Cột tháp được cấu tạo bằng bê tông cốt thép bên
trong có ống thép Φ1.5m, cao 20m tính từ mặt cầu. Chiều cao của trụ rất lớn khoảng
54m tính từ bệ móng đến bản đáy của dầm chủ [13].
-21-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

Hình 1.11: Sơ đồ kết cấu cầu hai nhịp cân bằng cầu Miyakodagawa
Đối với cầu hai nhịp, cột tháp cũng có thể được đặt lệch sang một bên tạo ra chiều
dài hai nhịp không bằng nhau. Dưới tác dụng của tĩnh tải trọng lượng bản thân của nhịp
lớn gây ra lực căng dự trữ trong cáp văng đủ để khắc phục lực nén do hoạt tải tác dụng
lên nhịp nhỏ. Với kiểu bố trí này, một số cầu dầm cáp hỗn hợp đã được xây dựng nhiều
nơi như cầu Mauvieveu ở Pháp với sơ đồ nhịp (52.5 + 48.5m), cầu Santanigawa (57.9
+ 92.9m hình 1.3), cầu Matakina (109.3 + 89.3m), cầu Shurikami (84.9 + 24.9m) ở
Nhật Bản. (Hình 1.12) là sơ đồ bố trí hai nhịp khơng cân bằng của cầu Santanigawa ở
Nhật, cầu được thiết kế hai nhịp không cân bằng vì phải vựơt qua thung lũng sâu, bên
dưới có sông Santani và đường giao thông liên tỉnh. Cách bố trí hai nhịp như vậy tỏ ra
rất hợp lý vì giảm được chiều cao trụ do xây dựng trên vùng đất cao và địa hình cũng
tương đối thuận tiện. Mặt khác bố trí cáp văng cũng đồng đều hơn cho cả hai nhịp vì
-22-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: PGS. TS. Lê Thị Bích Thủy

chiều dài hai nhịp không khác biệt nhiều lắm. Tuy nhiên đối với cầu dầm cáp hỗn hợp
hai nhịp, tuỳ theo vị trí cột tháp, sơ đồ bố trí cáp văng trên nhịp nhỏ có thể bố trí giống
hoặc khác so với sơ đồ bố trí cáp văng trên nhịp lớn về số lượng dây cũng như khoảng
cách giữa các cáp văng .

Hình 1.12: Sơ đồ kết cấu cầu hai nhịp không căng bằng cầu Santanigawa
Điểm khác biệt giữa cầu dầm cáp hỗn hợp và cầu dây văng là cáp văng biên ngồi
khơng cần thiết phải được neo xuống mố hay trụ neo như trong cầu dây văng, vì hệ

dầm cứng trong cầu dầm cáp hỗn hợp có độ cứng rất lớn, hơn nữa trọng lượng bản thân
của hệ dầm cứng bên phía nhịp nhỏ cũng đủ lớn để chống lại sự nâng đầu dầm khi có
hoạt tải tác dụng ở trên nhịp lớn. Điều này minh chứng bằng sự làm việc linh hoạt giữa
hệ dầm cứng và hệ dây treo trong cầu dầm cáp hỗn hợp dưới tác dụng của hoạt tải, và
tính ưu việt của dạng kết cấu của cầu dầm cáp hỗn hợp so với cầu dây văng [13].
2. Cầu dầm cáp hỗn hợp ba nhịp
Phần lớn cầu dầm cáp hỗn hợp được thiết kế theo kiểu hệ ba nhịp, trong đó nhịp
giữa có chiều dài lớn nhất, cịn hai nhịp biên có chiều dài nhỏ hơn. Chiều dài nhịp biên
thường thay đổi rất lớn và phụ thuộc vào chiều dài nhịp giữa, thông thường được lấy
bằng (0.3 – 07)L, trong đó L là chiều dài nhịp giữa. Theo số liệu thống kê ở Bảng 1.1,
chiều dài nhịp biên bằng (0.6 – 0.7)L được thiết kế nhiều nhất, và đây cững là chiều dài
nhịp biên hợp lý nhất đối với cầu dầm cáp hỗn hợp. Cầu dầm cáp hỗn hợp ba nhịp về
mặt cơ học là một dầm liên tục tựa trên các gối cứng (mố và trụ) và trên gối àn hồi tại
các điểm neo cáp văng. Độ cứng của gối đàn hồi phụ thuộc vào các yếu tố sau [13]:

-23-

Học viên: Diệp Võ Minh Quốc