Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lắp hẫng áp dụng cho cầu dây văng trong điều kiện việt nam

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

NGUYỄN BÁ LÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
LẮP HẪNG ÁP DỤNG CHO CẦU DÂY VĂNG
TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
CHUYÊN NGÀNH : CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
KHÁC TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT
MÃ SỐ NGÀNH

: 2. 15. 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 01 naêm 2007


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán Bộ Hướng Dẫn Khoa Học

: TS. VŨ XUÂN HÒA

Cán Bộ Chấm Nhận Xét 1

: PGS.TS LÊ VĂN NAM

Cán Bộ Chấm Nhận Xét 2

: TS. LÊ BÁ KHÁNH

Luận văn Thạc Só được bảo vệ tại :

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Ngày 07 tháng 01 năm 2007


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Tp. HCM, ngày …… tháng

năm 2007

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN BÁ LÂN

Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 15/11/1981

Nơi sinh: Quảng Ngãi

Chuyên ngành: Cầu, tuynen và các công trình

MSHV: 00104018

xây dựng khác trên đường ôtô và đường sắt
I/. TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG ÁP DỤNG
CHO CẦU DÂY VĂNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
II/. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1/. Nhiệm vụ:
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lắp hẫng áp dụng cho cầu dây văng trong
điều kiện Việt Nam
2/. Nội dụng luận án:
Chương 1: Giới thiệu chung.
Chương 2: Tổng quan về công nghệ lắp hẫng.
Chương 3: Những vấn đề kỹ thuật của công nghệ lắp hẫng áp dụng cho cầu
dây văng.
Chương 4: Nghiên cứu, giải quyết môït số vấn đề kỹ thuật cốt lõi của công
nghệ lắp hẫng áp dụng cho cầu dây văng.
Chương 5: Tính toán mặt tiếp xúc, thiết kế trình tự thi công và căng chỉnh
dây văng.


Kết luận và kiến nghị.
III/. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 03 - 07 - 2006
IV/. NGAØY HOAØN THAØNH

: 03 - 12 - 2006

V/. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: TS. VŨ XUÂN HÒA

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

TS. VŨ XUÂN HÒA

TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội đồng chuyên ngành thông
qua.
Ngày
TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH
NGÀNH

tháng

năm 2007

TRƯỞNG KHOA QL


LỜI CẢM ƠN

Trong khoảng thời gian hai năm tham gia học tập nghiên cứu, dưới sự giảng
dạy tận tình của quý thầy cô, em cảm thấy mình trưởng thành hơn về mặt kiến thức
khoa học chuyên môn trong lónh vực Cầu Đường và điều này đã giúp em hoàn
thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM,
Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Bộ Môn Cầu Đường và đặc biệt là thầy Vũ Xuân Hòa
đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Ngoài ra, em xin chân thành cảm ơn các anh chị đồng nghiệp trong Tổ Quản
Lý Cầu Phú Mỹ thuộc Sở Giao Thông - Công Chính TPHCM, các bạn đồng nghiệp
Công Ty Cổ Phần Tư Vấn Xây Dựng Bách Khoa – Trường Đại Học Bách Khoa
TP.HCM và các bạn bè thân hữu trong khóa học K15 đã quan tâm, động viên, đóng
góp ý kiến, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian học tập nghiên cứu
tại trường.
Mặc dù rất cố gắng hoàn thành luận văn, nhưng do thời gian và kiến thức có
hạn, chắc chắn luận văn vẫn còn những thiếu sót nhất định. Vì vậy, kính mong quý
thầy cô, quý anh chị và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến giúp em khắc phục
và nâng cao kiến thức hơn nữa.
Chân thành cảm ơn !
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2007

Nguyễn Bá Lân


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG ÁP
DỤNG CHO CẦU DÂY VĂNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM
1. Sự cần thiết và tính thực tiễn của đề tài
Công nghệ thi công lắp hẫng và đặt biệt áp dụng cho cầu dây văng có ưu điểm
thi công nhanh và hiệu quả. Tại Việt Nam, công nghệ này mới chỉ bước đầu nghiên
cứu, áp dụng. Vì vậy, việc lựa chọn đề tài có ý nghóa khoa học và thực tiễn nhằm đáp

ứng nhu cầu xây dựng các công trình cầu cạn, cầu vượt trong thành phố, các cầu có
chiều dài tòan cầu lớn và một số cầu dây văng đang và sẽ xây dựng tại Việt Nam.
2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu của luận văn là tìm hiểu cơ chế làm việc của các bộ phận kết cấu cầu
dây văng thi công theo phương pháp lắp hẫng, các phương pháp chế tạo, vận chuyển
và lắp dựng các phân đoạn đúc sẵn, đặc biệt là chú trong đi sâu nghiên cứu, phân
tích, tính tóan điều chỉnh nội lực trong dây văng và trạng thái ứng suất-biến dạng tại
vị trí mặt tiếp xúc.
3. Phương pháp nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu trên, luận văn đã tập trung tìm hiểu về các công trình cầu
dây văng thi công theo phương pháp lắp hẫng ở Việt Nam và Thế giới, phân tích các
vấn đề kỹ thuật trong quy trình công nghệ, phân tích và mô hình hóa tất cả các giai
đọan thi công cầu dây văng theo phương pháp lắp hẫng thông qua chương trính
MIDAS/CIVIL, mô phỏng sự làm việc của mặt tiếp xúc bằng phương pháp phần tử
hữu hạn và ứng dụng vào thực tiễn đối với một công trình cầu dây văng đã xây dựng
tại Việt Nam.
4. Kết quả đạt được
Qua quá trình nghiên cứu, luận văn đã đúc kết được những kết luận về cơ chế
làm việc của các bộ phận kết cấu nhịp, những thuận lợi, khó khăn của việc thiết kế
và thi công mặt tiếp xúc và những kết qủa tích cực về khả năng chịu lực cũng như
chuyển vị của kết cấu nhịp cầu dây văng thi công bằng phương pháp lắp hẫng.
5. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm 6 chương và phần phụ lục kết qủa tính tóan như sau:
Chương 1: Giới thiệu chung.
Chương 2: Tổng quan về công nghệ lắp hẫng.
Chương 3: Những vấn đề kỹ thuật của công nghệ lắp hẫng áp dụng cho cầu dây
văng.


Chương 4: Nghiên cứu, giải quyết một số vấn đề kỹ thuật cốt lõi của công nghệ

lắp hẫng áp dụng cho cầu dây văng.
Chương 5: Tính tóan mặt tiếp xúc, thiết kế trình tự thi công và căng chỉnh dây
văng.
Kết luận và kiến nghị
----------


SUMMARY MASTER THESIS
TITLLE: “CANTILEVER CONSTRUCTION METHOD BY
ASSEMBLING PRECAST SEGMENTS USED FOR CABLE STAY
BRIDGE”
1. Needs of thesis
Precasting of segments used for Cable Stay Bridges has many advantages such
as: quickly and effectively. In Viet Nam, this technology only start to reseach and
apply. Therefore, this thesis has the signification of science and practice to satisfy the
requirement of works: viaducts, overpass, long bridges and especially for Cable Stay
Bridges are going to construct in Viet Nam.
2. Aims and scope of thesis
Aims and scope of thesis research on behavior of the parts in Cable Stay Bridge
structurals which are built by cantilever construction method, the manufacture
method, transport method, assembling precast method, especially studies, anlysis,
caculate, adjust force in the cable and behavior of stress-deformation at contact
surface between two segments.
3. Method of studying
In order to obtain the aims, the thesis concentrates studies on Cable Stay Bridges
which have been constructed in Viet Nam and in the world, anlysis all of the
technique problems in this technology process, imitates and analysis all of the
construction stages of the Cable Stay Bridges which are built by cantilever
construction method by MIDAS/CIVIL program, model the contact surface by Finited
Element Method and apply to the reality for a Cable Stay Bridge in Viet Nam.

4. Result
By means of study process, this thesis had reach the conclusion of behavior of
structural, the advantages and disadvantages of design and construction contact
surfaces, the best results about force ability and deformation of the Cable Stay Bridge
structurals which are built by cantilever construction method.
5. Structure of thesis
Thesis includes 6 chapters and caculation results appendix such as:
Chapter 1: General introduction
Chapter 2: General of cantilever construction technology.
Chapter 3: Technique problems of cantilever construction technology used for
Cable Stay Bridge.


Chapter 4: Reseaching, Solving some main technique problems of cantilever
construction technology used for Cable Stay Bridge.
Chapter 5: Caculation the contact surfaces, design the sequence constructions
and adjust the cable.
Conclusions and petitions.
----------


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ..........................................................................................1
I.1. Đặt vấn đề ..........................................................................................................................1
I.2. Tính cấp thiết và ý nghóa thực tiễn của đề tài .....................................................................3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG ..................................................4
II.1. Tổng quan công nghệ thi công hẫng (đúc hẫng và lắp hẫng) ............................................4
II.1.1. Phương pháp thi công đúc hẫng ......................................................................................4
II.1.2. Phương pháp thi công lắp hẫng .......................................................................................5
II.2. Tình hình áp dụng công nghệ đúc hẫng và lắp hẫng ở Việt Nam .....................................6

II.2.1. Công nghệ đúc hẫng .......................................................................................................6
II.2.2. Công nghệ lắp hẫng ........................................................................................................7
II.3. Sự cần thiết của việc áp dụng công nghệ lắp hẫng trong xây dựng cầu ở Việt Nam .......7
CHƯƠNG 3: NHỮNG VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CỦA CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG ÁP
DỤNG CHO CẦU DÂY VĂNG .................................................................................................9
III.1. Mặt tiếp xúc trong cầu lắp hẫng .....................................................................................10
III.1.1. Các loại mặt tiếp xúc ................................................................................................... 10
III.1.2. Ảnh hưởng của mặt tiếp xúc đến tính an toàn và độ bền chung của kết cấu cầu ....... 12
III.1.3. Các thông số kỹ thuật của mặt tiếp xúc....................................................................... 12
III.2. Điều chỉnh nội lực trong cầu dây văng thi công bằng phương pháp lắp hẫng ................ 13
III.3. Chế tạo các khối đúc sẵn và các phương án thi công lắp hẫng ...................................... 13
III.3.1. Chế tạo các khối đúc sẵn .............................................................................................13
III.3.2. Vận chuyển các khối đúc sẵn ...................................................................................... 19
III.3.3. Các phương án thi công lắp hẫng ................................................................................. 21
III.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền cầu lắp hẫng ............................................................28
III.4.1. Neo cáp ........................................................................................................................ 28
III.4.2. Bảo vệ cáp ................................................................................................................... 29
III.5. Nhận xét .........................................................................................................................30
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU, GIẢI QUYẾT MỘT SỐ VẤN ĐỀ KỸ THUẬT CỐT LÕI
CỦA CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG ÁP DỤNG CHO CẦU DÂY VĂNG ...............................31
IV.1. Nghiên cứu, phân tích và tính toán mặt tiếp xúc ............................................................31
IV.1.1. Cơ sở lý thuyết và các công thức tính toán mặt tiếp xúc ............................................. 32
IV.1.1.1. Tính toán mặt tiếp xúc phẳng ................................................................................... 34
IV.1.1.2. Tính toán mặt tiếp xúc có khóa chống cắt................................................................35


IV.1.2. Trạng thái ứng suất - biến dạng tại vị trí mặt tiếp xúc ................................................ 35
IV.1.2.1. Kết qủa nghiên cứu của GS.TS Ing.G.Rombach và nhóm tác giả Takebayashi,
T.Deeprasertwong, K.Leung ................................................................................................... 35
IV.1.2.2. Phân tích trạng thái ứng suất – biến dạng tại vị trí mặt tiếp xúc bằng phương pháp

phần tử hữu hạn thông qua chương trình ANSYS ................................................................... 40
IV.2. Phương pháp điều chỉnh nội lực trong cầu dây văng thi công bằng phương pháp lắp
hẫng .............................................................................................................................................
.......................................................................................................................................... 43
IV.2.1. Mục đích, ý nghóa của điều chỉnh nội lực trong kết cấu cầu dây văng .......................43
IV.2.2. Cơ sở lý thuyết phân tích, tính toán điều chỉnh nội lực trong cầu dây văng ............... 45
IV.2.2.1. Nội dung tính tóan, điều chỉnh nội lực cầu dây văng .............................................. 45
IV.2.2.2. Phương trình chính tắc phân tích, tính toán và điều chỉnh nội lực cầu dây văng theo
phương pháp lực ...................................................................................................................... 46
IV.2.3. Các biện pháp điều chỉnh nội lực cho cầu dây văng thi theo phương pháp lắp hẫng . 47
IV.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chỉnh nội lực .............................................. 48
IV.2.5. Phân tích, mô phỏng quá trình điều chỉnh nội lực theo MIDAS/CIVIL ...................... 49
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN MẶT TIẾP XÚC, THIẾT KẾ TRÌNH TỰ THI CÔNG VÀ
CĂNG CHỈNH DÂY VĂNG .....................................................................................................51
V.1. Tính toán mặt tiếp xúc ..................................................................................................... 51
V.1.1. Kết qủa tính toán theo phương pháp giải tích ...............................................................52
V.1.2. Kết qủa tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn .................................................. 53
V.1.3. Phân tích, đánh giá và nhận xét kết qủa tính toán ........................................................ 56
V.2. Tính toán, thiết kế trình tự thi công và căng chỉnh dây văng .......................................... 57
V.2.1 Cấu tạo chung và sơ đồ kết cấu nhịp ............................................................................. 57
V.2.2 Trình tự và biện pháp thi công .......................................................................................59
V.2.3 Tính toán, thiết kế trình tự căng chỉnh dây văng ...........................................................61
V.2.4 Phân tích, đánh giá và nhận xét kết qủa tính toán .........................................................65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................................67
A. Kết luận...............................................................................................................................67
B. Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp của đề tài ....................................................................... 69


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU CHUNG
I.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước ta trong tình hình
hiện nay, đòi hỏi các ngành khoa học kỹ thuật mũi nhọn phải có những bước tiến vượt
bậc về các phương diện như: Cơ sở lý thuyết, Công cụ tính toán và Quy trình công
nghệ. Trong đó, ngành xây dựng nói chung và đối với lónh vực cầu đường nói riêng
phải luôn đi đầu nhằm từng bước xây dựng, hoàn thiện và phát triển hệ thống cơ sở hạ
tầng kỹ thuật, làm tiền đề cho tất cả các ngành khoa học kỹ thuật khác phát triển.
Với lịch sử phát triển lâu đời của ngành xây dựng nói chung và lónh vực cầu
đường nói riêng, những công trình cầu đã được xây dựng từ hàng nghìn năm trước đến
nay. Trong khoảng thời gian đó, công nghệ xây dựng cầu đã không ngừng phát triển để
đáp ứng nhu cầu xây dựng các công trình cầu vượt được nhịp lớn, chịu được tải trọng
lớn đồng thời có thể thi công nhanh trong điều kiện ngày càng khó khăn như qua sông
rộng, vực sâu hay trong thành phố chật hẹp và điều kiện phải đảm bảo giao thông liên
tục và thông suốt. Cầu dầm hộp BTCT dự ứng lực với kết cấu nhịp liên tục, kết cấu
nhịp dây văng… thường được thi công bằng phương pháp lắp hẫng (phương pháp này
vừa đáp ứng yêu cầu về kinh tế, độ bền cao đặc biệt là khả năng tập trung quản lý chất
lượng, cơ khí hóa cao, thao tác liên tục, rút ngắn đáng kể thời gian thi công) đang là
dạng kết cấu ưu tiên số một cho các dự án đường trên cao, cầu cạn, cầu vượt trong
thành phố, cầu vượt sông với khẩu độ lớn và các điều kiện khó khăn khác.
Ở các nước có nền khoa hoc kỹ thuật và công nghệ tiên tiến, công nghệ thi
công hẫng (đúc hẫng và lắp hẫng) đã được nghiên cứu và áp dụng cách đây khoảng
hơn 50 năm. Trong đó công nghệ đúc hẫng đã tạo ra một bước tiến rất quan trọng trong
qúa trình phát triển của công nghệ xây dựng cầu vì nó giúp thi công được những kết

cấu có kích thước lớn. Hơn thế nữa, công nghệ lắp hẫng đi xa hơn một bước so với
công nghệ đúc hẫng, nó vừa kế thừa những ưu điểm của công nghệ đúc hẫng và vừa có
thêm ưu thế là tăng nhanh tiến độ thi công nhờ vào khả năng tập trung quản lý chất
lượng, cơ khí hóa cao, thao tác liên tục và không ảnh hưởng đến giao thông, ít ảnh
hưởng đến môi trường khi thi công trong thành phố.
Những nét vượt bậc và những ưu điểm của công nghệ lắp hẫng được thể hiện ở
hình dưới đây:

Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

1


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

a)

b)

c)
Hình I.1: Một số công trình cầu thi công bằng công nghệ lắp hẫng
a) Do VSL thực hiện; b) Cầu dây văng - Thái Lan; c) Cầu Normandie – Pháp
Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

2


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

Với những ưu điểm nêu trên đây, hiện nay công nghệ lắp hẫng được áp dụng rất
rộng rãi trong thực tế xây dựng các công trình cầu có tính chất, qui mô lớn, đặc biệt là
trong xây dựng các cầu vượt, cầu cạn trong thành phố, cầu qua các sông rộng với khẩu
độ lớn và những cầu có chiều dài toàn cầu lớn nhưng trong nhiều trường hợp cũng là
giải pháp được lựa chọn cho cầu dây văng. Công nghệ lắp hẫng đặc biệt phù hợp với
cầu dầm hộp có chiều cao không đổi. Tuy nhiên nó hoàn toàn cũng không bị cản trở
bởi việc biên dưới của dầm có dạng cong và ngay cả bề rộng cầu thay đổi. Yếu tố
chính khiến người ta cân nhắc có chọn phương án lắp hẫng hay không là kích thước và
trọng lượng khối lắp (khi dầm có chiều cao và bề rộng lớn). Ở các nước phát triển công
nghệ này cùng với công nghệ đúc hẫng là hai công nghệ chính để xây dựng các nhịp
cầu bằng bê tông cốt thép có chiều dài nhịp lớn.

I.2.

TÍNH CẤP THIẾT VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Ở nước ta từ thập kỷ 90 cho đến nay, công nghệ thi công hẫng đã áp dụng nhiều
và tương đối rộng rãi để xây dựng các công trình cầu vượt nhịp lớn, vượt sông rộng.
Tuy nhiên, hầu hết các công trình cầu này đều thi công bằng công nghệ đúc hẫng,
ngay cả các công trình cầu dây văng hiện đại đã, đang và sẽ thi công như: cầu Bính,
cầu Bãi Cháy, cầu Cần Thơ, cầu Rạch Miễu, cầu Mỹ Thuận, cầu Phú Mỹ… cũng đều
được thi công theo công nghệ đúc hẫng. Trong khi đó, công nghệ lắp hẫng vẫn chưa
được áp dụng rộng rãi trong thi công các công trình cầu lớn (riêng cầu Kiền ở Hải
Phòng là công trình cầu dây văng đầu tiên áp dụng công nghệ lắp hẫng do Nhật Bản
thi công) không phải vì công nghệ này không cần, không mang tính kinh tế kỹ thuật
cao cho công tác xây dựng các công trình cầu mà vì các đơn vị nghiên cứu, các đơn vị
tư vấn thiết kế và thi công trong nước vẫn chưa mạnh dạn triển khai công nghệ này.

Việc áp dụng công nghệ thi công bằng phương pháp lắp hẫng vào thực tế để thi
công các trình cầu ở nước ta đòi hỏi chúng ta không những phải nắm vững nguyên tắc,
nguyên lý của công nghệ mà còn phải có các công cụ tính toán và các lý thuyết tính
toán thiết kế đồng thời phải tiến hành thực hiện thử nghiệm trên công trình thực từ đó
làm sáng tỏ nhiều vấn đề từ lý thuyết tính toán, đến công nghệ chế tạo cấu kiện, công
nghệ thi công, v.v… tạo điều kiện cho việc áp dụng nó một cách rộng rãi hơn trong thời
gian tới. Khi thực hiện luận văn này, tác giả mong muốn có thể đóng góp một phần
nhỏ vào qúa trình nghiên cứu triển khai ra thực tế công nghệ thi công cầu bằng phương
pháp lắp hẫng đặc biệt là việc áp dụng trong thi công cầu dây văng tại Việt Nam.

Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

3


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG
II.1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ THI CÔNG HẪNG (ĐÚC HẪNG VÀ
LẮP HẪNG)
Trong công nghệ hẫng (đúc hẫng hay lắp hẫng), kết cấu nhịp được phân ra
thành từng khối để được đúc tại chỗ trên ván khuôn di động (đúc hẫng) hoặc chế tạo
sẵn (trong nhà máy hay ở bãi đúc) rồi lắp ghép tại công trường (lắp hẫng).
Phương pháp thi công hẫng (đúc hẫng hay lắp hẫng) có nhiều ưu điểm trong đó
ưu điểm nổi bậc nhất là không cần dàn giáo chống. Dàn giáo treo (thiết bị này gần như
không thể thiếu trong phương pháp đúc hẫng) có kích thước rất nhỏ so với kích thước
của kết cấu nhịp. Phương pháp thi công này đặc biệt thích hợp cho các kết cấu nhịp có

chiều dài nhịp chính khoảng từ 50m đến 160m đối với kết cấu nhịp liên tục hay
khoảng 200 đến 500m đối với kết cấu nhịp dạng dây văng. Với những ưu điểm nổi bật
của phương pháp mà dù chỉ mới được áp dụng ở nước ta từ năm1996 đến nay nhưng
công nghệ thi công đúc hẫng đã được áp dụng ở khoảng 27 cầu lớn trên cả nước trong
khi đó công nghệ thi công lắp hẫng, tuy được áp dụng rất rộng rãi trên thế giới nhưng
ở nước ta chưa được áp dụng rộng rãi.
Cả hai phương pháp thi công đúc hẫng và lắp hẫng đều thuộc nhóm phương
pháp phân đoạn kết cấu nhịp theo phương dọc để thi công. Tuy nhiên chúng vẫn có
những đặc điểm khác nhau cơ bản như sau:
II.1.1. Phương pháp thi công đúc hẫng:
Các khối dầm được đổ bê tông tại chổ trên giàn giáo treo, sau khi bê tông đạt
cường độ theo thiết kế cấp phối bê tông tiến hành căng cốt thép dự ứng lực (DUL)
đồng thời di chuyển dàn giáo để thi công khối kế tiếp. Khi làm việc ở trạng thái tới
hạn, cả phần bê tông và cốt thép thường cũng tham gia chịu lực (chịu kéo). Một số
hình ảnh minh hoạ cho phương pháp thi công đúc hẫng được thể hiện dưới đây:

a)

Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

4


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

b)
Hình II.1 Một số công trình cầu thi công bằng công nghệ đúc hẫng
a) Cầu Acosta ở Florida - Mỹ; b) Cầu dây văng đúc hẫng cân bằng

II.1.2. Phương pháp thi công lắp hẫng:
Các khối dầm được chế tạo sẵn trong nhà máy hoặc tại bãi đúc sau đó vận
chuyển đến vị trí và lắp dựng. Khi làm việc ở trạng thái chịu lực cực hạn, do vết mặt
tiếp xúc mở rộng nên chỉ có cáp dự ứng lực tham gia chịu lực (phần bê tông và cốt thép
thường bị gián đoạn tại mặt tiếp xúc).
Công nghệ thi công lắp hẫng có những ưu điểm như: thi công nhanh, ít chiếm
dụng mặt bằng, ít ảnh hưởng đến môi trường, v.v. Tuy nhiên để triển khai áp dụng
công nghệ lắp hẫng vào thực tế xây dựng cần phải giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật
như phải chế tạo và lắp ghép các khối sao cho khi lắp ghép các khối khớp vào nhau và
đảm bảo bình đồ và trắc dọc cầu đúng như mong muốn. Giải quyết các vấn đề này
không khó khăn đối với trình độ khoa học công nghệ của các nước phát triển, vì vậy
công nghệ lắp hẫng đã được ứng dụng nhiều công trình cầu ở nhiều nước trên thế giới.
Quá trình thi công lắp hẫng và những ưu điểm của nó được thể hiện qua những
hình ảnh sau:

a)
Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

5


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

b)

c)
Hình II.2: Một số hình ảnh về công nghệ lắp hẫng
a) Vận chuyển các khối dầm trên xà lan; b) Cầu dây văng Sunshine Skyway;

c) Cầu qua sông rộng

II.2. TÌNH HÌNH ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG VÀ LẮP HẪNG
Ở VIỆT NAM
II.2.1. Công nghệ đúc hẫng
Công nghệ thi công đúc hẫng bắt đầu ứng dụng ở nước ta từ năm 1996, đến nay
ở nước ta đã xây dựng và chuẩn bị xây dựng khoảng gần 30 cây cầu lớn theo công
nghệ này. Một số trong số các cầu thuộc loại này là cầu Đuống (Hải Phòng), cầu Sông
Gianh (Quảng Bình), cầu Trà Khúc (Quảng Ngãi), cầu Đà Rằng (Phú Yên), cầu Dần
Xây, cầu Nhị Thiên Đường, cầu Nguyễn Tri phương, cầu Chánh Hưng, cầu Ông Lãnh,
cầu Nguyễn Văn Cừ, cầu Tân Thuận 2, cầu Kênh Tẻ (TP.HCM)…

Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

6


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

II.2.2. Công nghệ lắp hẫng
Công nghệ lắp hẫng đã có một thời kỳ được áp dụng vào thực tế thi công xây
dựng công trình cầu ở nước ta, đó là những năm 1971-1972 khi chúng ta xây dựng các
cầu: Cầu Rào, Cầu Niệm, Cầu An Dương (Hải Phòng). Cả 3 cầu này đều được áp dụng
công nghệ lắp hẫng thuộc thế hệ công nghệ từ những năm 1960 của Liên Xô. Tuy
nhiên do công nghệ cũ này không phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm của nước ta
nên chỉ sau 8 năm sử dụng cầu Rào đã bị sập, cầu Niệm thì đã được gia cố lại bằng cáp
căng ngoài vào năm 1992.
Trong những năm gần đây, vẫn dựa trên nguyên lý như công nghệ đã áp dụng

vào công trình cầu Rào, cầu Niệm, cầu An Dương, công nghệ lắp hẫng đã được nghiên
cứu, cải tiến đáng kể về phương pháp thực hiện, quy trình công nghệ và chi tiết cấu tạo
các bộ phận kết cấu.
Tháng 09 năm 2003 Bộ Giao Thông Vận Tải đã khánh thành cầu Kiền thuộc dự
án nâng cấp mở rộng quốc lộ 10 thuộc địa phận Thành phố Hải Phòng. Đây là cây cầu
dây văng đầu tiên ở Việt Nam thi công bằng phương pháp Lắp hẫng thành công được
chuyển giao công nghệ từ công ty xây dựng Sumitomo (Nhật Bản).

II.3. SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG
TRONG XÂY DỰNG CẦU Ở VIỆT NAM HIỆN NAY
Xuất phát từ những điểm chung về sơ đồ chịu lực, phương pháp bố trí thép
cường độ cao v.v.. Chúng ta có thể thấy một trong những ưu điểm quan trọng nhất của
công nghệ lắp hẫng so với công nghệ đúc hẫng là có thể thi công công trình với tốc độ
nhanh, chất lượng của các khối ghép đảm bảo nhờ được chế tạo tại xưởng. Thông
thường tốc độ thi công theo công nghệ đúc hẫng là khoảng 1 mét dài cầu trên một
ngày (1md/ngày) thì đối với phương pháp lắp hẫng là khoảng 3md/ngày. Cá biệt có
nhiều công trình đã thực hiện trên thế giới đã cho thấy tốc độ thi công có thể nhanh
gấp khoảng 10 lần so với đúc hẫng. Ở một công trình cầu cạn tại Bangkok (Thái Lan)
thì tốc độ lắp một nhịp 40 mét là 1 ngày (lắp có sự hổ trợ của dàn phóng).
Một ưu điểm quan trọng khác của công nghệ lắp hẫng (so với đúc hẫng) xuất
phát từ việc không cần phải đổ bê tông tại chỗ. Điều này cho phép tránh ô nhiểm khi
thi công trong thành phố và nhất là thông khoảng đứng của các đường bên dưới
không bị hạn chế (vì không có xe khuôn).
Ngoài hai ưu thế nêu trên, công nghệ lắp hẫng còn có ưu điểm quan trọng khác
như chất lượng bê tông được đảm bảo tốt hơn, tránh thao tác đổ bê tông trên cao và
dưỡng hộ bê tông ở ngoài trời, ...
Ngoài ra, một khi có thêm một công nghệ mới được đưa vào áp dụng thực tế thì
chúng ta sẽ có thêm sự chọn lựa để đạt đến mục tiêu là xây dựng được những công
trình có chất lượng được đảm bảo tốt nhất, đẹp nhất, tiết kiệm nhất với thời gian thi
công nhanh nhất.

Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

7


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

Riêng đối với công nghệ lắp hẫng, từ những ưu điểm và phạm vi áp dụng thích
hợp của công nghệ này chúng ta có thể thấy sự cần thiết của việc áp dụng nó vào xây
dựng cầu.
Ở Việt Nam hiện nay, do nhu cầu phát triển hệ thống đường giao thông nên có
rất nhiều công trình cầu có qui mô lớn được xây dựng. Trong số những công trình đó có
nhiều công trình nếu được áp dụng công nghệ lắp hẫng sẽ cho phép nâng cao chất
lượng, nâng cao tính thẩm mỹ, rút ngắn thời gian thi công, giảm gía thành công trình,
hạn chế cản trở giao thông (đối với công trình trong thành phố, trong khu vực đô thị
đông dân cư). Tuy nhiên, như trên đã nêu, cho đến nay các đơn vị thiết kế và thi công
trong nước vẫn chưa mạnh dạn triển khai công nghệ này nên nó vẫn chưa được áp
dụng vào thực tế để thi công các công trình cầu có quy mô lớn một cách rộng rãi và
phổ biến. Để đưa công nghệ này vào thực tế xây dựng ở nước ta cần phải tiến hành
triển khai dự án thử nghiệm trên công trình thực, để từ đó làm sáng tỏ nhiều vấn đề từ
lý thuyết tính toán, đến công nghệ chế tạo cấu kiện, công nghệ thi công, hiệu quả kinh
tế, v.v… tạo điều kiện cho việc áp dụng nó một cách rộng rãi.
Một khi công nghệ lắp hẫng được áp dụng tốt thì một khả năng mới sẽ được mở
ra cho công tác thiết kế kiến trúc, thiết kế kết cấu và công tác thi công. Trong nhiều
trường hợp đây sẽ là công nghệ phù hợp nhất và có lợi nhất để thi công các công trình
cầu trong thành phố (cầu vượt, cầu cạn, …) hay cầu có chiều dài toàn cầu lớn, vượt
sông rộng với khẩu độ lớn.

Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

8


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

CHƯƠNG 3:
NHỮNG VẤN ĐỀ KỸ THUẬT
CỦA CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG ÁP DỤNG CHO
CẦU DÂY VĂNG
Để phát huy những ưu điểm nội bậc của công nghệ lắp hẫng và đặc biệt là trong
thi công cầu dây văng, chúng ta phải làm chủ được qui trình công nghệ và giải quyết
tốt những vấn đề kỹ thuật trong qui trình công nghệ đó. Toàn bộ qui trình công nghệ
được mô tả tóm tắt theo các bước như sau:
- Bước1: Tính toán phân khối: Phân công trình hay một bộ phận của công
trình thành nhiều khối. Qui mô của các khối này phải được cân nhắc và
tính toán sao cho phù hợp với điều kiện thi công, máy móc thiết bị và
trình độ công nghệ của đơn vị thi công.
- Bước 2: Đúc các khối tại xưởng đúc cấu kiện. Bộ phận được đúc có thể
chỉ là kết cấu chịu lực chính hoặc vừa kết cấu chịu lực chính và những chi
tiết cấu tạo phụ (tùy theo điều kiện vận chuyển và yêu cầu thời gian thi
công ngoài công trường). Vấn đề quan trọng nhất trong bước này là phải
làm sao đảm bảo các khối được chế tạo tại xưởng khi lắp ghép lại với
nhau sẽ cho đúng hình dạng công trình như thiết kế.
- Bước 3: Vận chuyển các khối đã đủ độ cứng, đủ cường độ và đảm bảo
chất lượng tốt ra hiện trường.

- Bước 4: Lắp ghép các khối lại với nhau theo đúng vị trí của nó. Quá trình
lắp ghép được hoàn tất bằng việc tạo ứng suất trước nhằm giữ các khối
này vào vị trí của chúng, xử lý mặt tiếp xúc và đồng thời lắp ghép đến
đâu thi tiến hành lắp và căng cáp dây văng đến đó. Đồng thời trong qúa
trình căng kéo cáp dây văng phải tiến hành căng điều chỉnh lực căng
trong cáp nhằm tạo được trạng thái nội lực và biến dạng trong kết cấu
(dầm cứng) một cách thích hợp nhất dưới tác dụng của tónh tải bản thân,
hoạt tải thi công, tónh tải giai đoạn hoàn thiện và một phần hoạt tải trong
quá trình khai thác.
-

Bước 5: Hoàn thiện công trình, sau đó tiến hành quan trắc trong quá trình
thi công và khai thác.

Thực hiện:Nguyễn Bá Laân

9


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

Sơ đồ quy trình công nghệ thi công lắp hẫng như sau:
Điều kiện vận chuyển

Thiết kế khuôn

Xác định mụ c tiêu thử, chọn
lực că ng thử , tải trọng thử

Phâ n chia cá c khố i

Nâ ng lự c cẩu lắp

Chế tạ o các khối

Thiế t kế cấ p phối

Lắ p ghé p thử , că ng thử
và thử tải

Thiế t kế hệ thống thử,
trụ tạ m .v.v

Vận chuyể n ra hiện trườ ng

Xá c định mụ c tiêu quan trắc
bố trí thiết bị

Xá c định mục tiêu quan trắc
thờ i gian quan trắ c, bố trí thiế t bị

Lắ p ghé p, că ng cáp và
quan trắc trong quá trình căng

Quan trắ c trong quá trình
khai thác

Hình II.1: Sơ đồ quy trình công nghệ

Dựa vào sơ đồ qui trình công nghệ trên, những vấn đề kỹ thuật được đề cập dưới
đây cần thiết phải được chú trọng và giải quyết triệt để nhằm phát huy một cách tốt
nhất những ưu điểm của công nghệ lắp hẫng và đặc biệt là trong thi công cầu dây
văng:

III.1. MẶT TIẾP XÚC TRONG CẦU LẮP HẪNG
III.1.1. Các loại mặt tiếp xúc
Loại mặt tiếp xúc với mối nối ướt: Thường dùng trong thời gian trước đây, loại
này có lớp vữa dày, có nhược điểm là phải chờ vữa đông cứng mới căng cốt thép làm
chậm tiến độ thi công khá nhiều.
Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

10


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

Loại mặt tiếp xúc với mối nối khô: Thường được sử dụng hiện nay, loại này có
mặt tiếp xúc dạng mộng “âm dương”. Các mộng có thể được bố trí tập trung ở bản trên
và bản dưới và ở thành hoặc bố trí phân bố đều. Trước khi tiến hành lắp các khối, bề
mặt mặt tiếp xúc được bôi keo kết dính epoxy.
Vật liệu phần mặt tiếp xúc giữa các khối đúc sẵn yêu cầu thời hạn sử dụng dài
và không được hỏng sau khi hoàn thành xong công trình. Tốt nhất hiện nay là sử dụng
chất kết dính keo epoxy có chất lượng được đánh giá cao ở các nước.
Chất kết dính gốc epoxy có rất nhiều loại khác nhau phụ thuộc vào độ nhớt, thời
gian sử dụng, thời gian đạt cường độ yêu cầu, nên cần phải lựa chọn phù hợp với
phương pháp thi công, thời gian thi công và phương pháp mộng ghép.
Vật liệu phần mặt tiếp xúc phải có cường độ giống với phần bê tông đúc sẵn, có

thể sử dụng các vật liệu liên quan đến xi măng. Tùy vào độ dài của phần mối nối có
thể sử dụng bê tông hoặc vữa không co ngót.
Các dạng mặt tiếp xúc được minh họa qua các hình ảnh sau:

a)

b)

Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

11


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

c)

d)
Hình III.1: Các dạng mặt tiếp xúc
a) Mặt tiếp xúc có mộng tập trung; b) Mặt tiếp xúc có nhiều mộng; c) Mặt tiếp
xúc có mộng “âm-dương liên hợp”; d) Vị trí tiếp xúc giữa 2 khối dầm cầu Kiền
III.1.2. Ảnh hưởng của mặt tiếp xúc đến tính an toàn và độ bền chung của kết cấu
cầu
Biến dạng và ứng xử của mặt tiếp xúc bao gồm nứt, gẩy nếp và sự tương tác giữa
các bề mặt (ma sát, liên kết, trượt). Tính an toàn và độ bền của cầu lắp hẫng bị ảnh
hưởng rất lớn bởi phần mặt tiếp xúc các khối. Khi thiết kế xem xét bê tông dự ứng lực
(DUL) thường coi như dầm không có mặt tiếp xúc với thông thường việc kiểm tra tính
năng chịu tải của mộng ghép phần mối nối.

III.1.3. Các thông số kỹ thuật của mặt tiếp xúc
Trong phần mặt tiếp xúc cốt thép dọc trục không được bố trí liên tục theo hướng
dọc trục cầu, vì vậy trong thời gian đầu nó thường dễ sinh nứt sơ phát với các bộ phận
khác nên phải thiết kế để không sinh ra ứng suất kéo đối với vật liệu bê tông.
Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

12


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

Ngay khi căng ở bộ phận mặt tiếp xúc của khối, vì chất kết dính chưa kịp đông
cứng nên phải thiết kế để không sinh ra ứng suất kéo. Hơn nữa trong khi lắp cho đến
lúc keo epoxy đông cứng hoàn toàn, yêu cầu ứng suất nén >0.3 N/mm2.
Trong trường hợp tiết diện hình hộp tính ứng suất cắt coi như là tiết diện khép
kín trên bề mặt mặt tiếp xúc cần bố trí dự ứng lực hướng trục đối với mômen xoắn.
Trong trường hợp này xem một phần dự ứng lực là thép dự ứng lực cho mômen xoắn.

III.2. ĐIỀU CHỈNH NỘI LỰC TRONG CẦU DÂY VĂNG THI CÔNG
BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮP HẪNG
Trong cầu dây văng, các bộ phận chịu lực chính (tháp, dầm chủ và cáp dây
văng) liên kết với nhau dưới dạng tam giác nên cơ bản đã tạo thành kết cấu bền vững.
Toàn hệ kết cấu này làm việc như một dầm cứng liên tục tự trên các gối đàn hồi là tại
các vị trí neo cáp xiên dây văng và một số các gối cứng đặt tại các mố và trụ cầu. Tuy
nhiên sau khi lắp hẫng các khối dầm đầu tiên về hai phía của trụ tháp, dưới tác dụng
của tónh tải bản thân và hoạt tải thi công kết cấu đã bị biến dạng và dầm chủ bị võng
xuống. Độ võng do tónh tải và hoạt tải thi công sẽ làm sai lệch trắc dọc thiết kế và
đồng thời gây ra momen uốn bất lợi trong dầm chủ, không đảm bảo an toàn về cường

độ và ổn định trong giai đọan thi công và sẽ gây ảnh đến giai đọan khai thác công
trình về sau.
Do đó đối với cầu dây văng cần tiến hành điều chỉnh nội lực không chỉ ở giai
đoạn khai thác mà ngay cả ở giai đoạn thi công. Điều chỉnh nội lực trong cầu dây văng
thực chất là căng kéo hệ dây cáp văng nhằm khắc phục độ võng do tónh tải, đảm bảo
đúng với trắc dọc thiết kế và tạo ra một trạng thái nội lực (momen uốn) thích hợp nhất
trong dầm chủ.

III.3. CHẾ TẠO, VẬN CHUYỂN CÁC KHỐI ĐÚC SẴN VÀ CÁC PHƯƠNG
ÁN THI CÔNG LẮP HẪNG
III.3.1. Chế tạo các khối đúc sẵn
Trong công nghệ thi công lắp hẫng, chế tạo các khối đúc sẵn là một trong những
công đoạn quan trọng nhất. Do vậy, cần xác lập qui trình sản xuất các khối trên cơ sở
đảm bảo yêu cầu đặc thù của công nghệ này là khi lắp ghép các khối kế cận nhau sẽ
khớp với nhau một cách hoàn hảo, do đó cần trang bị bộ khuôn đúc sao cho không
những có thể đáp ứng những yêu cầu về mặt cường độ, ổn định và tính chính xác mà
còn phải đảm bảo tính cơ động cao để dễ dàng cân chỉnh thay đổi hình dạng, kích
thước cấu tạo của cấu kiện khi cần thiết.
Hiện nay trên thế giới, công nghệ lắp hẫng đã được áp dụng thi công rất nhiều
công trình, nhiều bãi đúc đã được xây dựng với quy mô rất lớn, quy mô của các bãi búc
dầm có thể được nhìn thấy thông qua các hình ảnh sau:

Thực hiện:Nguyễn Bá Lân

13


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

a)

b)
Hình III.2: Một số hình ảnh về bãi đúc và bãi chứa các khối dầm
a, b) Tổng thể bãi đúc dầm và bãi chứa các khối - Thái Lan
Tùy theo từng điều kiện cụ thể, các khối dầm có thể được chế tạo theo phương
pháp đúc sẵn các khối dài hoặc phương pháp đúc sẵn khối ngắn.
Phương pháp đúc sẵn khối dài (Long - line match casting method): Toàn bộ
các khối được đúc trên một sàn đúc vớiù mặt trên có độ cong giống như mặt dưới của
dầm. Phương pháp này có những ưu điểm như: dễ lắp đặt, quản lý hình học các khối
trong suốt quá trình thi công, không cần thiết phải di chuyển các phân đoạn ngay sau
khi tháo ván khuôn, v.v. Tuy nhiên, phương pháp này cũng đòi hỏi không gian bãi đúc
lớn, nền móng chắc chắn không bị lún hoặc võng dưới trọng lượng bản thân của các
khối. Ngoài ra, trong trường hợp kết cấu cong, đường trục phải được thiết kế phù hợp
với đường cong.
Thực hiện:Nguyễn Bá Laân

14