ĐỀ TÀI : “NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP TREO DẦM GÂY RA”

1

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan luận văn này hồn tồn do tơi thực hiện. Các đoạn trích dẫn và
số liệu sử dụng trong luận văn đều được đẫn nguồn có độ chính xác cao nhất trong phạm
vi hiểu biết của tôi.
Đà Nẵng, ngày 04 tháng 11, năm 2018
Tác giả luận văn
(Đã Ký tên)

LỜI CÁM ƠN


2
Để hồn thành luận văn này, trước hết tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả
các quý Thầy Cơ trong khoa xây dựng cầu đường, Phịng Đào tạo sau Đại học Bách Khoa
Đà Nẵng, những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm hết sức quý
báu trong suốt quá trình học tập tại trường.
Bằng tất cả tấm lịng, tơi cũng xin gửi đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp lời cảm
ơn và những tình cảm chân thành nhất, những người đã khuyến khích, hỗ trợ, động viên,
tạo điều kiện cho tôi theo hết khóa học đào tạo cao học và hồn thành luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS. ………….. đã tận tình hướng dẫn tơi
trong suốt q trình thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cám ơn!

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..........................................................................................................................1
LỜI CÁM ƠN................................................................................................................................2
MỤC LỤC......................................................................................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ......................................................................................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.................................................................................................8

3
TÓM TẮT LUẬN VĂN..............................................................................................................10
PHẦN MỞ ĐẦU..........................................................................................................................12
1.

Lý do chọn đề tài:................................................................................................................12

2.

Đối tượng nghiên cứu:........................................................................................................12

3.

Phạm vi nghiên cứu:............................................................................................................12

4.

Đối tượng khảo sát:.............................................................................................................13

5.

Mục tiêu nghiên cứu:..........................................................................................................13

6.

Phương pháp nghiên cứu:..................................................................................................13

7.

Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài..............................................................13

8.

Dự kiến nội dung của luận văn..........................................................................................14

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG VÀ CÁC SỰ CỐ LIÊN
QUAN............................................................................................................................................15
1.1. Tổng quan về cầu treo dây võng...................................................................................15
1.1.1.Giới thiệu chung.......................................................................................................15
1.1.2.Sự phát triển của cầu treo dây võng trên Thế Giới..................................................15
1.1.3.Sự phát triển của cầu treo dây võng ở Việt Nam......................................................21
1.2. Tình hình nghiên cứu sự cố đứt cáp treo dầm của cầu treo dây võng ở Thế Giới
và Việt Nam..............................................................................................................................24
1.2.1.Các nghiên cứu trên Thế Giới..................................................................................24
1.2.2.Các nghiên cứu ở Việt Nam......................................................................................29
1.3. Tình hình điều tiết giao thơng trên cầu khi đứt cáp treo của cầu treo dây võng ở
Thế Giới và Việt nam..............................................................................................................31
1.3.1 Ở trên Thế Giới........................................................................................................31
1.3.2 Ở Việt Nam...............................................................................................................31
1.4. Tầm quan trọng của việc điều tiết giao thông trên cầu khi đứt cáp treo................34
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI.................................................................35
2.1 Giới thiệu lý thuyết về mơ hình hóa cầu treo dây võng...............................................35
2.2 Cơ sở xây dựng mơ hình..................................................................................................37
2.3 giới thiệu về phần mềm Midas........................................................................................37
2.4 Cơ sở phân tích bằng phần tử hữu hạn.........................................................................38
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỨT CÁP ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA
CẦU TREO DÂY VÕNG.......................................................................................................44
3.1 Mơ hình hóa kết cấu.........................................................................................................44

3.1.1 Giới thiệu về các thơng số mơ hình cầu treo Thuận Phước.....................................44
3.1.2 Phương pháp mơ hình..............................................................................................46


4
3.1.3 Các trạng thái nghiên cứu........................................................................................47
3.2 Ảnh hưởng của việc đứt 1 dây cáp treo đến sự làm việc của cầu...............................75
3.2.1 Thay đổi lực căng dây treo.......................................................................................75
3.2.2 Thay đổi độ võng dầm chủ.......................................................................................77
3.3 Ảnh hưởng của đứt 2 dây cáp treo đến sự làm việc của cầu....................................78
3.3.1 Thay đổi lực căng dây treo.......................................................................................78
3.3.2 Thay đổi độ võng dầm chủ.......................................................................................80
3.4 Ảnh hưởng của đứt 3 dây cáp treo liên tiếp, 2 cặp dây treo đối xứng, 3 cặp dây
đối xứng liên tiếp đến sự làm việc của cầu...........................................................................81
3.4.1 Thay đổi lực căng dây treo.......................................................................................81
3.4.2 Thay đổi độ võng dầm chủ.......................................................................................83
3.5 Kết quả mơ hình hóa mode dao động của cầu treo dây võng....................................85
3.5.1 Các mode dao động..................................................................................................85
3.5.3 Nhận xét kết quả nghiên cứu....................................................................................92
3.6 Các biện pháp điều tiết và cảnh báo khi có sự cố xảy ra.............................................92
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................94
4.1. Kết luận.............................................................................................................................94
4.2. Kiến nghị...........................................................................................................................95
4.3. Hướng phát triển của đề tài............................................................................................95
Danh mục tài liệu tham khảo:...................................................................................................96
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN……………………………………………….99

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Mặt cắt ngang cầu Severn..........................................................................................23
Hình 1. 2 Mặt cắt ngang cầu Tsing Ma......................................................................................23

Hình 1. 3 Mặt cắt ngang cầu Akashi Kaikyo.............................................................................24
Hình 1. 4 Mặt cắt ngang cầu Messina Straits............................................................................24
Hình 1. 5 Mặt cắt ngang cầu Thuận Phước...............................................................................24
Hình 1. 6 Sơ đồ chịu lực của cầu treo dây võng........................................................................35
Hình 1. 7 Mơ hình hóa q trình thi cơng theo phương pháp ngược.........................................36


5
Hình 1. 8 Bảng thơng số mơ hình cầu treo dây võng................................................................46
Hình 1. 9 Mơ hình hồn thiện 3D..............................................................................................46
Hình 1. 10 Mặt chính diện........................................................................................................46
Hình 1. 11 Sơ đồ đánh số thứ tự dây treo thượng lưu của cầu Thuận Phước............................47
Hình 1. 12 Sơ đồ đánh số thứ tự dây treo hạ lưu của cầu Thuận Phước....................................47
Hình 1. 13 Sơ đồ cầu treo được mơ hình hóa bằng phần mềm MiDAS/Civil 2011 trong điều kiện
đầy đủ dây..................................................................................................................................47
Hình 1. 14 Phân bố lực căng,điều kiện đầy đủ dây TH3(CĐ1) (KN).......................................51
Hình 1. 15 Ứng suất dây treo,điều kiện đầy đủ dây TH3(CĐ1) (N/mm2)................................51
Hình 1. 16 Độ võng của dầm chủ,điều kiện đầy đủ dây(xét tổ hợp HT) (m)............................51
Hình 1. 17 Độ võng của dầm chủ,điều kiện đầy đủ dây (chỉ xét xe thiết kế 0.65HL93) (m)....51
Hình 1. 18 Ví trí cáp số 26.........................................................................................................52
Hình 1. 19 Phân bố lực căng dây 01 đến 57 trường hợp đứt cáp số 26(CĐ1) ..........................52
Hình 1. 20 Phân bố lực căng dây 58 đến 114 trường hợp đứt cáp số 86 (CĐ1)........................52
Hình 1. 21 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26 (xét tổ hợp HT)................................................52
Hình 1. 22 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26 (xét 0.65HL93)................................................52
Hình 1. 23 Ví trí cặp cáp số 26-83.............................................................................................52
Hình 1. 24 Phân bố lực căng dây 01 đến 57 trường hợp đứt cáp cặp cáp số 26-83(CĐ1)........53
Hình 1. 25 Phân bố lực căng dây 58 đến 114 trường hợp đứt cáp cặp cáp số 26-83(CĐ1)......53
Hình 1. 26 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-83(xét tổ hợp HT)............................................53
Hình 1. 27 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-83(xét 0.65HL93)............................................53
Hình 1. 28 Ví trí cặp cáp số 26-27( liền kề)..............................................................................53

Hình 1. 29 Phân bố lực căng từ dây 01 đến 57 trường hợp cáp số 26-27 (CĐ1)......................53
Hình 1. 30 Phân bố lực căng từ dây 58 đến 114 trường hợp cáp 26-27 (CĐ1).........................54
Hình 1. 31 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27(xét tổ hợp HT)............................................54
Hình 1. 32 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27(xét 0.65HL93)............................................54
Hình 1. 33 Phân bố lực căng dây 01 đến 57, cáp số 26-27 và 83-84 (CĐ1).............................54
Hình 1. 34 Phân bố lực căng dây 58 đến 114, cáp số 26-27 và 83-84 (CĐ1)............................54
Hình 1. 35 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27 và 83-84 (xét tổ hợp HT)............................54
Hình 1. 36 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27 và 83-84 (xét 0.65HL93)............................54
Hình 1. 37 Phân bố lực căng dây 01 đến 57, cáp số 26-27-28(CĐ1)........................................55
Hình 1. 38 Phân bố lực căng dây 58 đến 114, cáp số 26-27-28 (CĐ1).....................................55
Hình 1. 39 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27-28 (xét tổ hợp HT).....................................55
Hình 1. 40 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27-28 (xét 0.65HL93)......................................55
Hình 1. 41 Phân bố lực căng dây 01 đến 57, cáp số 26-27-28 và 83-84-85 (CĐ1)..................55
Hình 1. 42 Phân bố lực căng dây 58 đến 114, cáp số 26-27-28 và 83-84-85 (CĐ1).................55
Hình 1. 43 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27-28 và 83-84-85 (Tổ hợp HT)......................55
Hình 1. 44 Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27-28 và 83-84-85 (xét 0.65HL93).................56
Hình 1. 45 Phân bố lực căng dây 01 đến 57 trường hợp đứt cáp số 10 (CĐ1)..........................56


6
Hình 1. 46 Phân bố lực căng dây 58 đến 114 trường hợp đứt cáp số 10 (CĐ1)........................56
Hình 1. 47 Độ võng trường hợp đứt cáp số 10 (xét tổ hợp HT)................................................56
Hình 1. 48 Độ võng trường hợp đứt cáp số 10 (xét 0.65HL93)................................................56
Hình 1. 49 Phân bố lực căng dây 01 đến 57, đứt cáp số 10-67 (CĐ1)......................................56
Hình 1. 50 Phân bố lực căng dây 58 đến 114, đứt cáp số 10-67 (CĐ1)....................................57
Hình 1. 51 Độ võng trường hợp đứt cáp số 10-67 (xét tổ hợp HT)...........................................57
Hình 1. 52 Độ võng trường hợp đứt cáp số 10-67 (xét 0.65HL93)...........................................57
Hình 1. 53 Phân bố lực căng dây 01 đến 57 trường hợp đứt cáp số 9 (CĐ1)............................57
Hình 1. 54 Phân bố lực căng dây 58 đến 114 trường hợp đứt cáp số 9 (CĐ1)..........................57
Hình 1. 55 Độ võng trường hợp đứt cáp số 9 (xét tổ hợp HT)..................................................57

Hình 1. 56 Độ võng trường hợp đứt cáp số 9 (xét 0.65HL93)..................................................57
Hình 1. 57 Phân bố lực căng 01 đến 57, đứt cáp số 9-66 (CĐ1)...............................................57
Hình 1. 58 Phân bố lực căng 58 đến 114, đứt cáp số 9-66 (CĐ1).............................................58
Hình 1. 59 Độ võng trường hợp đứt cáp số 9-66 (xét tổ hợp HT).............................................58
Hình 1. 60 Độ võng trường hợp đứt cáp số 9-66 (xét 0.65HL93).............................................58
Hình 1. 61 Biểu đồ sự phân bố lại lực căng cáp treo ở các trường hợp TH1.1, TH4.1, TH5.1 so
với TH0......................................................................................................................................76
Hình 1. 62 Biểu đồ sự thay đổi độ võng dầm chủ ở các trường hợp TH1.1, TH4.1, TH5.1 so với
TH0............................................................................................................................................77
Hình 1. 63 Biểu đồ sự phân bố lại lực căng cáp treo ở các trường hợp TH1.2, TH2.1, TH4.2,
TH5.2 so với TH0......................................................................................................................79
Hình 1. 64 Biểu đồ sự thay đổi độ võng dầm chủ ở các trường hợp TH1.2, TH2.1, TH4.2, TH5.2
so với TH0.................................................................................................................................80
Hình 1. 65 Biểu đồ sự phân bố lại lực căng cáp treo ở các trường hợp TH3.1, TH2.2 so với TH0
...................................................................................................................................................82
Hình 1. 66 Biểu đồ sự phân bố lại lực căng cáp treo ở các trường hợp TH3.2 so với TH0......83
Hình 1. 67 Biểu đồ sự thay đổi độ võng dầm chủ ở các trường hợp TH3.1, TH2.2, TH3.2 so với
TH0............................................................................................................................................84
Hình 1. 68 Biểu đồ bao sự thay đổi độ võng dầm chủ ở các trường hợp khác so với TH0.......84
Hình 1. 69 Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 1.........................................................85
Hình 1. 70 Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 2.........................................................86
Hình 1. 71 Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 3.........................................................86
Hình 1. 72 Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 4.........................................................86
Hình 1. 73 Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 5.........................................................86
Hình 1. 74 Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 6.........................................................87
Hình 1. 75 Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 7.........................................................87
Hình 1. 76 Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 8.........................................................87
Hình 1. 77 Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 9.........................................................88
Hình 1. 78 Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 10.......................................................88

7
Hình 1. 79 Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 1...............................................................88
Hình 1. 80 Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 2................................................................88
Hình 1. 81 Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 3................................................................89
Hình 1. 82 Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 4................................................................89
Hình 1. 83 Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 5................................................................89
Hình 1. 84 Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 6................................................................89
Hình 1. 85 Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 7................................................................90
Hình 1. 86 Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 8................................................................90
Hình 1. 87 Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 9................................................................90
Hình 1. 88 Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 10..............................................................90
Hình 1. 89 Biểu đồ so sánh thay đổi tần số TH5.2 so với TH0.................................................91


8

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1. Kích thước các cầu treo dây võng nhịp lớn trên thế giới..............................................16
Bảng 1. 2. Kích thước các cầu treo dây võng tại Việt Nam..........................................................22

Bảng 3. 1. Thông số Cáp chủ và cáp treo dầm...............................................................................44
Bảng 3. 2. Đặc trưng mặt cắt ngang dầm chủ như sau...................................................................45
Bảng 3. 3. Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo theo TTGH sử dụng (AASHTO- LRFD
Load)...............................................................................................................................................47
Bảng 3. 4. Các tổ hợp tải trọng được khai báo trong chương trình để có tổ hợp được các giá trị bất
lợi nhất............................................................................................................................................48
Bảng 3. 5. Bảng kết quả ứng suất trong dây treo dầm....................................................................48
Bảng 3. 6. Bảng tính tốn, tổ hợp vị trí cáp treo đứt theo ứng suất lớn nhất trong dây treo dầm ở
bảng 7.............................................................................................................................................50

Bảng 3. 7. Bảng tổng hợp lực căng trong các dây treo các trường hợp đứt dây treo (TH1.1 đến
TH5.2) so với điều kiện khi dây treo không bị đứt (TH0).............................................................58
Bảng 3. 8. Bảng tính tốn chênh lệch % giữa lực căng dây treo trước và sau khi đứt dây treo
(TH1.1-TH5.2)...............................................................................................................................63
Bảng 3. 9. Bảng tổng hợp độ võng của dầm chủ trong các trường hợp đứt dây treo (TH1.1 đến
TH5.2) so với độ võng ở điều kiện khi dây treo không bị đứt (TH0), xét theo tổ hợp tải trọng hoạt
tải xe thiết kế HL93 gây ra:............................................................................................................67
Bảng 3. 10. Bảng tổng hợp độ võng của dầm chủ trong các trường hợp đứt dây treo (TH1.1 đến
TH5.2) so với độ võng ở điều kiện khi dây treo không bị đứt (TH0), xét theo tổ hợp tải trọng hoạt
tải xe thiết kế HL93 + người gây ra................................................................................................69
Bảng 3. 11. Bảng tổng hợp chênh lệch độ võng của dầm chủ trong các trường hợp đứt dây treo
(TH1.1 đến TH5.2) so với độ võng ở điều kiện khi dây treo không bị đứt (TH0) xét theo tổ hợp
tải trọng hoạt tải xe thiết kế HL93 gây ra:......................................................................................71
Bảng 3. 12. Bảng tổng hợp chênh lệch độ võng của dầm chủ trong các trường hợp đứt dây treo
(TH1.1 đến TH5.2) so với độ võng ở điều kiện khi dây treo không bị đứt (TH0) xét theo tổ hợp
tải trọng hoạt tải xe thiết kế HL93+người gây ra:..........................................................................73


9
Bảng 3. 13. Bảng tần số riêng của cầu ở trạng thái đầy đủ dây treo “TH0” và trạng thái đứt cặp
dây treo 9+66 ở “TH5.2”................................................................................................................91


10

TĨM TẮT LUẬN VĂN
ĐỀ TÀI : “NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY
VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP TREO DẦM GÂY RA”
Học viên: ………………..

Mã số: …………

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng
trình giao thơng

Khóa:……………. Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Kết cấu cầu là kết cấu được sử dụng với tần suất cao, chịu nhiều ảnh hưởng trực
tiếp của điều kiện môi trường, thiên tai và các tai nạn do con người gây ra như hiện tượng cáp bị
ăn mịn, tuột cơn neo cáp, tuột nêm neo, phá hoại cáp do chịu mỏi vì biến dạng nhiệt trong q
trình khai thác mà chưa có liệu pháp ngăn ngừa triệt để tác động trên. Các tác động bất lợi trên có
thể gây ra những ảnh hưởng xấu cho cầu trong điều kiện vận hành, khai thác, gây nguy hiểm cho
người và phương tiện. Khi lưu lượng xe ô tô qua cầu càng ngày càng lớn, xe quá tải nhiều, tải
trọng xe phức tạp …, cộng với sự giảm yếu tiết diện của cáp treo dầm theo thời gian dẫn đến sự
cố đứt cáp treo, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng khai thác cũng như khả năng làm việc của
cầu. Do đó, Luận văn này đi sâu vào nghiên cứu mức độ ảnh hưởng từ sự cố đứt cáp treo dầm
đến khả năng khai thác bình thường của cầu thông qua việc ứng dụng phần mềm Midas/Civil
2011 để phân tích ứng xử của Cầu treo dây võng do sự cố đứt cáp treo dầm gây ra là có cơ sở và
thiết thực. Kết quả phân tích cầu treo Thuận Phước cho thấy trường hợp có một dây treo bất lợi bị
đứt thì lực căng dây treo tăng 163.13%, độ võng của cầu thay đổi cao nhất là 39.22% so với ban
đầu. Trường hợp có hai dây treo bị đứt thì lực căng dây treo tăng 255.51%, độ võng của cầu thay
đổi cao nhất là 110.36% so với ban đầu rõ rệt hơn. Khi ba dây treo liên tiếp bị đứt thì lực căng
dây treo tăng 149.89%, độ võng của cầu thay đổi cao nhất là 1.47% so với ban đầu, hai cặp dây
treo đối xứng bị đứt thì lực căng dây treo tăng 101.29%, độ võng của cầu thay đổi cao nhất là
1.16% so với ban đầu, ba cặp dây treo liên tiếp đối xứng bị đứt thì lực căng dây treo tăng
154.69%, độ võng của cầu thay đổi cao nhất là 2.84% so với ban đầu rõ rệt hơn. Trường hợp đứt
hai dây 9 và 66. Các dây này có ứng suất trong dây treo ban đầu lớn nhất là 717 N/mm 2 nhỏ hơn
ứng suất cho phép 1670 N/mm2, lực căng tăng 251.51% và độ võng là 110.36% tức là tăng 34 cm
so với ban đầu. So sánh với một số kết quả kiểm định cầu treo Thuận Phước , tác giả kết luận cầu
sẽ vận hành trong điều kiện an toàn trong các trường hợp trên tuy nhiên cần có biện pháp khắc

phục và theo dõi kịp thời.
Từ khóa: cáp treo; đứt cáp treo dầm; ứng xử cầu treo; dao động cầu treo; vận hành và
khai thác cầu treo.


11
TOPIC: “ A STUDY ON BEHAVIOR OF SUSPENSION BRIDGE DUE TO
HANGER CABLE BREAK”
Abstract: Bridge structure is the structure used in high frequency, directly affected by
environmental conditions, natural disasters and human-induced accidents such as cable erosion,
damage to the cable due to fatigue or thermal deformation in the operating process without any
preventive measures. This can lead to adverse effects to operation, exploitation, endangering
people and transportation means. Nowadays, the traffic pass through the bridge is getting more
crowded, together with the deterioration process leading to the borken of the suspender.
Therefore, this thesis study of the impact from the breakdown of hanger cable to bridge behaviors
by application of Midas Civil software. The analysis of the Thuan Phuoc suspension bridge
shows that there is a broken suspension cable, the tension in other hangers increases 163.13% and
the maximum deflection of the bridge increases 39.22% compared with the original. In case of
two suspension break at the same time, the tension of the hanger increases 255.51%, the
deflection of the bridge is the highest change 110.36% compared to the original value. When the
three suspenders broke, the hanger’s tension increased 149.89%, the deflection of the bridge is
the highest change is 1.47% compared to the original one. When two pairs of symmetric
suspension is broken, the tension of the suspension cable increase 101.29% and the maximum
change in deflection was 1.16% over the original, with three pairs break symmetrically, the
suspension tension increased 154.69%, the deflection of the bridge changed 2.84% from the
original. In case of breaking of two cable 9 and 66. These cable have the highest initial stress of
717 N/mm2, which is less than the allowable stress of 1670 N/mm2, the tension increases by
251.51% and the deflection is 110.36%. Compared with some results of inspection of Thuan
Phuoc suspension bridge, the author concludes that the bridge will operate safe but need more
inspection and monitoring works.

Key words: suspender; broken of hangers; behavior of suspension bridge; vibration mode
shape; operation and exploitation of the suspension bridge.

PHẦN MỞ ĐẦU


12
1. Lý do chọn đề tài:
Như ta đã biết cầu treo dây võng là hệ kết cấu treo có 1 lớp dây chủ nối với dầm
cứng bằng các dây treo thẳng đứng, trong đó dây cáp chủ và dây cáp treo dầm là dây chịu
lực chính, do vậy tận dụng được hết thành tựu khoa học kỹ thuật về sự làm việc của vật
liệu. Chính về có ưu điểm này nên cầu treo vượt được khẩu độ rất lớn mà các kết cấu cầu
khác khơng làm được . Ví dụ như cầu Akashi Kaikyo ở Nhật Bản 3 nhịp 960+1991+960,
nhịp chính 1991 m, cầu Great belt east ở Đan Mạch 3 nhịp 535+1624+535, nhịp chính
1624 m, cầu Humber của Anh 3 nhịp 280+1410+530, nhịp chính 1410 m... Cùng với Thế
Giới, ở nước ta đã xây dựng được rất nhiều cây cầu treo dây võng trong đó có cầu Thuận
Phước Đà Nẵng là cây cầu treo dây võng dài nhất Việt Nam với phần nhịp chính 3 nhịp
125+405+125 m, khẩu độ nhịp dây võng lớn nhất 405m ( khoảng cách 2 trụ tháp), cầu
treo Cẩm Lương Thanh Hóa 3 nhịp 35+140+35, nhịp chính 140 m khổ cầu 2.5+2x0.3 m.
Tuy nhiên bên cạnh nhưng ưu điểm lớn thì cịn có nhược điểm do xuất phát từ đặc điểm
cấu tạo của cáp chủ, cáp treo dầm như : Cáp tao sợi song song hình lục giác, cáp bó tao,
cáp sợi, cáp khóa xoắn (cáp lõi cứng) … đa số bằng vật liệu kim loại và bó cáp có độ rỗng
lớn nên dễ bị xâm thực trực tiếp từ mơi trường bên ngồi như : nắng, gió - mưa, hơi nước
mặn (đối với cầu qua các eo biển, hoặc cửa sông lớn giáp biển…) gây ra hiện tượng cáp
bị ăn mịn nhanh, ngồi ra có thể gây ra các hệ lụy đối với cáp treo như : cáp bị ăn mịn,
tuột cơn neo cáp, tuột nêm neo…Kinh nghiệm khai thác cầu treo trên thế giới cho thấy
nếu thiết kế cáp dây treo không tốt rất dễ gây ra phá hoại cáp do chịu mỏi vì biến dạng
nhiệt trong quá trình khai thác mà chưa có liệu pháp ngăn ngừa triệt để tác động trên . Khi
lưu lượng xe ô tô qua cầu càng ngày càng lớn, xe quá tải nhiều, tải trọng xe phức tạp …,
cộng với sự giảm yếu tiết diện của cáp treo dầm dẫn đến sự cố đứt cáp treo ảnh hưởng

trực tiếp đến chất lượng khai thác cũng như khả năng làm việc của cầu, qua đó câu hỏi đặt
ra cho nghành chúng ta là khi sự cố xảy ra thì cầu có làm việc được nữa hay khơng, nếu
làm được thì những loại xe nào được đi qua? tổ chức phân làn xe chạy như thế nào? trong
thời gian chờ xử lý. Do đó, việc nghiên cứu mức độ ảnh hưởng từ sự cố đứt cáp treo dầm
đến khả năng khai thác bình thường của cầu thơng qua việc ứng dụng phần mềm Midas
civil để phân tích ứng xử của Cầu treo dây võng do sự cố đứt cáp treo dầm gây ra là có cơ
sở và thiết thực.
2. Đối tượng nghiên cứu:
Đề tài tập trung nghiên cứu phân tích kết cấu cầu treo dây võng Thuận Phước, đặc
biệt là cáp treo dầm.
3. Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu ứng xử của cầu treo dây võng sau khi đứt dây cáp treo dầm bất kỳ và
đưa ra các khuyến nghị.
4. Đối tượng khảo sát:


13
Sự thay đổi lực căng trong dây và độ võng kết cấu nhịp khi đứt cáp treo bất kỳ.
Đồng thời phân tích mơ hình động để tìm ra các sự thay đổi về mode dao động của
cầu Thuận Phước trước và sau khi đứt cáp.
5. Mục tiêu nghiên cứu:
a. Mục tiêu tổng quát:
Nghiên cứu ứng xử của cầu ảnh hưởng tới khả năng khai thác khi xe thông qua
cầu. Đồng thời, đề tài cũng đưa ra các dây bất lợi có thể đứt trước để nhà quản lý có các
biện pháp theo dõi và sữa chữa khi có sự cố xảy ra.
Đề xuất biện pháp điều tiết giao thông phù hợp sau khi xảy ra sự cố đứt cáp treo
dầm và đưa ra các cảnh báo về rủi ro khi xe qua cầu.
Đưa ra kết luận và hướng phát triển của đề tài.
b. Mục tiêu cụ thể:
Ứng dụng phần mềm Midas civil để phân tích ứng xử của cầu treo dây võng do sự

cố đứt cáp treo dầm gây ra, thơng qua đó cho thấy :
Nghiên cứu xu hướng phân bố lực căng sau khi đứt cáp, đưa ra các dây có ứng suất
lớn nhất trước và sau khi đứt cáp treo.
Ảnh hưởng của việc đứt cáp đến độ võng, cũng như sự phân bố lực căng trong dây
và động võng kết cấu nhịp.
Tìm ra giá trị độ võng lớn nhất ở các vị trí cáp treo bất lợi nhất khi chịu các tổ hợp
tải trọng hiện đang áp dụng ở cầu Thuận Phước.
Đề xuất biện pháp điều tiết giao thông trên cầu ngay sau khi đứt cáp treo dầm theo
tình hình cụ thể, đồng thời đề xuất biện pháp xử lý.
6. Phương pháp nghiên cứu:
Thu thập tài liệu có liên quan đến đề tài. Các thông số về các bộ phận của Cầu
Thuận Phước.
Ứng dụng phần mềm Midas civil để mơ hình hóa và phân tích ứng xử cho cầu treo
dây võng.
Nghiên cứu và phát triển lý thuyết cho bài tốn thực tế dựa trên mơ hình tính tốn
để phục vụ đề tài luận văn.
7. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài
Xác định được sự ảnh hưởng của việc đứt cáp đến sự làm việc của cầu đến khả
năng khai thác bình thường của cầu.
Sớm đưa ra các cảnh báo để phòng ngừa những rủi ro ngoài ý muốn và đưa ra các
biện pháp quản lý phù hợp.
Đề xuất được các biện pháp an tồn cho các loại xe khi lưu thơng qua cầu sau khi
cáp treo bị đứt và có thể ứng dụng cho các cơng trình cầu treo tương tự trong nước và trên
thế giới.
8. Dự kiến nội dung của luận văn.
Nội dung đề tài nghiên cứu gồm phần mở đầu và 4 chương.


14
Phần mở đầu

Chương 1. Tổng quan về cầu dây võng và các sự cố liên quan.
1.1. Tổng quan về cầu treo dây võng
1.2. Tình hình nghiên cứu sự cố đứt cáp treo dầm của cầu treo dây võng ở Thế Giới
và Việt Nam.
1.3. Tình hình điều tiết giao thơng trên cầu khi đứt cáp treo của cầu treo dây võng
ở Thế Giới và Việt nam.
1.4. Tầm quan trọng của việc điều tiết giao thông trên cầu khi đứt cáp
Chương 2: Cơ sở lý thuyết của đề tài
2.1 Giới thiệu lý thuyết về mơ hình hóa cầu treo dây võng
2.2 Cơ sở xây dựng mơ hình
2.3 Giới thiệu về phần mềm Midas/Civil
2.4 Cơ sở phân tích bằng phần tử hữu hạn
Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của đứt cáp đến sự làm việc của cầu treo dây
võng
3.1 Mơ hình hồn thiện
3.2 Ảnh hưởng của đứt 01 dây cáp treo, 01 cặp cáp treo đối xứng đến sự làm việc
của cầu
3.3. Ảnh hưởng của đứt 02 dây cáp treo liền kề, 02 cặp cáp treo liền kề đối xứng
đến sự làm việc của cầu
3.4. Ảnh hưởng của đứt 03 dây cáp treo liền kề, 03 cặp cáp treo liền kề đối xứng
đến sự làm việc của cầu
3.5. Kết quả mơ hình hóa dao động riêng của cầu treo dây võng
3.6. Các biện pháp điều tiết và cảnh báo khi có sự cố xảy ra
Chương 4. Kết luận và kiến nghị
4.1. Kết luận.
4.2. Kiến nghị.
4.3. Hướng phát triển của đề tài

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG VÀ CÁC
SỰ CỐ LIÊN QUAN

1.1. Tổng quan về cầu treo dây võng
1.1.1. Giới thiệu chung


15
Cầu treo dây võng là một loại cầu có kết cấu cầu treo dạng cáp treo trên cáp, thay
vì cáp treo trực tiếp vào trụ cầu như cầu treo dây văng. Hệ cáp treo chính của cầu được
móc liên kết chắc chắn vào đỉnh tháp cầu, như đường dây điện cao thế, nhưng do khoảng
cách nhịp lớn và chịu tải nặng chúng thường có dạng bị võng xuống ở khoảng giữa nhịp
cầu. Từ hệ cáp treo chính này, thường nằm 2 bên thành cầu, các hệ cáp treo thẳng đứng
được (móc vào hệ cáp chính) treo rủ xuống với khoảng cách song song đều nhau đỡ lấy
từng đốt bản mặt cầu. Hệ cáp chính được neo vào đất thơng qua mố neo, hoặc neo vào
dầm cứng, hoặc hố thế trọng lực, hố thế áp lực… Chính nhờ có hệ kết cấu dây cáp treo
khơng phụ thuộc vào góc neo cáp, chiều cao trụ cầu và khoảng cách điểm neo đốt cầu vào
cáp treo tới trụ tháp, mà cầu treo dây võng có thể vượt được các nhịp lớn hơn cầu treo dây
văng (loại cầu phụ thuộc nhiều vào những yếu tố đó). Do đó những cầu treo nhịp dài nhất
trên thế giới là các cầu treo dây võng.
1.1.2. Sự phát triển của cầu treo dây võng trên Thế Giới
Cầu treo dây võng hiện đại được phát triển từ thế kỷ thứ XVIII dựa trên cơ sở sự
phát triển của các dạng kết cấu cầu và công nghệ sản xuất thép. Cầu Jacobs creek được
xây dựng ở Mỹ vào năm 1801 theo thiết kế của Finley, có nhịp giữa 21,3m. Đặc biệt cầu
này có dầm chủ dạng dàn để tạo độ cứng cho cầu và tạo sự phân bố tải trọng qua tháp treo
cáp, vì vậy hạn chế đáng kể biến dạng của cáp. Cầu Clipfton với nhịp giữa 214m, được
khởi cơng 1831 và hồn thành 1864 ở Anh, hiện này cầu vẫn đang khai thác bình thường.
Tiếp theo đến giữa thế kỷ thứ XIX ở Mỹ, cầu Niagara với nhịp chính 246m, sử dụng cáp
kim loại dạng song song do Roebling đề xuất và hoàn thành cầu năm 1855. Đến 1883 cầu
Brooklyn nhịp giữa là 486 m bắc qua sông New York East và là cây cầu treo hiện đại nhất
lúc bấy giờ.
Tiếp đến năm 1903 cầu Manhattan với nhịp giữa dài 448m và cầu Williamsburg
với nhịp giữa dài 448m trên cùng dịng sơng. Đến năm 1931 cầu George Washington bắc

qua song Hudson ở New York với nhịp giữa 1067m, tháp bằng thép cao 180m, dây chủ
gồm 4 bó cáp,mỗi bó đường kính 90cm, dầm cứng dạng dàn thép rộng 32,3m cao 9,1m và
được bố trí 6 làn xe được hoàn thành. Đến năm 1962 cầu George được cải tạo lại lên 14
làn xe. Đồng thời trong năm 1936 cầu dây võng qua vịnh San francisco – oakland cầu dây
võng kép với nhịp chính 704m hồn thành. Năm 1937 cầu Golden Gate với nhịp giữa
bằng 1280m tháp bằng thép cao 227m, dây chủ dùng 2 cáp , mỗi bó cáp có đường kính
90cm, được xây dựng trên khu vực vịnh San francisco. Năm 1940 cầu treo Tacoma
Narrows với nhịp giữa 853m, là cây cầu treo dây võng lớn thứ 3 Thế Giới lúc bấy giờ có
dầm cứng kiểu dầm I đặc. Ngay sau khi xây dựng xong, cầu đã xuất hiện dao động uốn
với biên độ đến 8,5m xảy ra cùng với dao động xoắn và cầu này sụp đổ dưới tốc độ gió
19m/s chỉ sau 4 tháng sau khi hồn thành. Sau đó đến năm 1950 cầu Tacoma Narrows


16
mới được cải tiến dầm cứng I thành dầm cứng kiểu dàn. Năm 1956 cầu Mackinac Strais
với nhịp giữa 1158m, tương đương cầu Golden Gate và năm 1964 xây cầu Verrazano –
Narrows với nhịp giữa 1298m, giữ kỷ lục Thế Giới sau khoảng 17 năm.
Tại nước Anh cầu treo Forth Road với nhịp giữa dạng dàn dây, nhịp chính 1006 và
cầu Servern 1966 với nhịp giữa 998m được xây dựng với dầm hộp và dây treo cáp chéo.
Thiết kế độc đáo đã cách mạng hóa cầu treo dây võng. Cầu Humber với nhịp giữa 1410m
là cầu dài nhất Thế Giới trước năm 1997.
Tại Bồ Đào Nha năm 1966 cầu treo dây võng 25 de Abrill được thiết kế cho tải
trọng xe lửa và ơ tơ với nhịp chính 1013m. Đến năm 1998 ở Đan Mạch cầu Great Belt
East với nhịp chính 1624m với dạng dầm hộp và đứng thứ 2 Thế Giới hiện nay. Còn ở
Nhật Bản cầu Honshu Shikoku hoàn thành năm 1973 với nhịp giữa là 712m. Năm 1983
cầu Innoshima với nhịp chính 770m, năm 1985 cầu Ohnaruto có nhịp chính 876m, dùng
cho xe lửa. Ngồi ra cầu Minami Bisan nhịp chính 1100m, cầu Kita Bisan Seto với nhịp
chính 990m, cầu Shimotsui Sento nhịp chính 910m, cầu Akashi Kaikyo hồn thành 1998
với nhịp chính 1991m. tại Thổ Nhĩ Kỳ năm 1973 xây dựng cầu Bosporus với nhịp chính
1074m, cầu Fail sulta mehmet với nhịp chính 1090m dùng dây treo thẳng đứng thay cho

các dây treo chéo. Tại Trung Quốc có cầu Tsing Ma Hồng Kơng cho xe lửa và ơ tơ đi
chung với nhịp chính 1377m hồn thành năm 1997, cầu Jing Jin Yangtze với nhịp chính
1385m là hai cầu treo sử dụng dầm hộp cứng và tháp chính bằng bê tơng.
Bảng 1. 1. Kích thước các cầu treo dây võng nhịp lớn trên thế giới

(nguồn: Wikipedia)
STT

TÊN CẦU

HÌNH ẢNH

TÊN
NƯỚC

NĂM
HOÀN
THÀNH

CHIỀU
DÀI CÁC
NHỊP

LOẠI

GHI
CHÚ

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

1

Akashi
Kaikyo

Nhật bản

1998

960+1991+9
60

3 nhịp 2
chốt

2

Great Belt
East

Đan Mạch

1998

535+1624+5
35

Liên tục


17
NĂM
HỒN
THÀNH

CHIỀU
DÀI CÁC
NHỊP

LOẠI

GHI
CHÚ
[8]

STT

TÊN CẦU

HÌNH ẢNH

TÊN
NƯỚC

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

3

Humber

Anh

1981

280+1410+5
30

3 nhịp 2
chốt

4

Jing Yin
Yangtze

Trung
Quốc

1999

336,5+1385
+309,34

Nhịp đơn

5

Verrazano
Narrows

Mỹ

1964

370,3+1298,
5+370,3

3 nhịp 2
chốt

6

Tsing Ma

Trung
Quốc

1997

455+1377+3
00

Liên tục

7

Golden Gate

Mỹ

1937

342,9+1280,
2+342,9

3 nhịp 2
chốt

8

Hoga kusten

Thủy Điển

1997

310+1210+2
80

3 nhịp 2
chốt

9

Mackinac

Mỹ

1957

548,6+1158,
2+548,6

3 nhịp 2

chốt

Đường
bộ và
đường
xe lửa


18
STT

TÊN CẦU

HÌNH ẢNH

TÊN
NƯỚC

[1]

[2]

[3]

[4]

NĂM
HỒN
THÀNH

CHIỀU
DÀI CÁC
NHỊP

LOẠI

GHI
CHÚ

[5]

[6]

[7]

[8]
Đường
bộ và
đường
xe lửa

10

Mianami
Bisan- Seto

Nhật bản

1988

274+1100+2
74

Liên tục

11

Fatih Sultan
Mehmet

Thổ Nhĩ
Kỳ

1988

210+1090+2
10

Nhịp đơn

12

Bosphorus

Thổ Nhĩ
Kỳ

1973

231+1074+2

55

Nhịp đơn

13

George
Washington

Mỹ

1931

185,9+1066,
8+198,1

3 nhịp 2
chốt

14

Kurushima
Kaikyo 3

Nhật bản

1999

260+1030+2
80

Nhịp đơn

15

Kurushima
Kaikyo 2

Nhật bản

1999

250+1020+2
45

2 nhịp 2
chốt

16

25 de Abril

Bổ Đào
Nha

1966

483,4+1012,
9+483,4

Liên tục


19
NĂM
HỒN
THÀNH

CHIỀU
DÀI CÁC
NHỊP

LOẠI

GHI
CHÚ
[8]

STT

TÊN CẦU

HÌNH ẢNH

TÊN
NƯỚC

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

17

Forth Road

Anh

1964

408,4+1005,
8+408,4

3 nhịp 2
chốt

18

Kita Bisan
Seto

Nhật bản

1988

274+990+27
4

Liên tục

19

Severn

Anh

1966

304,8+987,6
+304,8

3 nhịp 2
chốt

20

ShimotsuiSeto

Nhật bản

1988

230+940+23
0

Nhịp đơn
có mút
thừa

21

Xi Ling
Yangtze

Trung
Quốc

1997

225+900+25
5

Nhịp đơn

22

Hu Men
Zhu Jiang

Trung
Quốc

1997

302+888+34
8.5

Nhịp đơn

1985

93+330+876
+330

3 nhịp 2
chốt

23

Ohnaruto

Nhật bản

Đường
bộ và
đường
xe lửa

Đường
bộ và
đường

xe lửa


20
NĂM
HỒN
THÀNH

CHIỀU
DÀI CÁC
NHỊP

LOẠI

GHI
CHÚ
[8]

STT

TÊN CẦU

HÌNH ẢNH

TÊN
NƯỚC

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

24

Tacoma
Narrows 2

Mỹ

1950

335.3+835.4
+335.3

3 nhịp 2
chốt

25

AsKoy

Na Uy

1992

173+850+17
3

Nhịp đơn

26

Innoshima

Nhật bản

1993

250+770+25
0

3 nhịp 2
chốt

27

Akinada

Nhật bản

2000

255+750+17
0

3 nhịp 2
chốt

28

Hakucho

Nhật bản

1998

330+720+33
0

3 nhịp 2
chốt

29

Agostura

Venezuela

1967

280+712+28

0

3 nhịp 2
chốt

30

San
Francisco Oakland
Bay

Mỹ

1936

356.9+704.1
+353.6

3 nhịp 2
chốt


21
1.1.3. Sự phát triển của cầu treo dây võng ở Việt Nam
Ở nước ta trong những năm chiến tranh, cầu cống bị đánh phá nhiều và để phục vụ
kịp thời cho tiền tuyến nên cần khôi lại những cây cầu bị phá hoại. Khi đó việc xây dựng
cầu treo, cầu cáp là giải pháp nhanh và hợp lý nhất. Cho đến ngày nay, cầu treo dây võng
luôn giữ một vị trí quan trọng trong giao thơng miền núi, phục vụ đắc lực cho công cuộc
phát triển kinh tế vùng sâu, vùng xa ở nước ta. Những vị trí vượt sơng lớn và u cầu
thơng thuyền lớn thì việc xây dựng cầu treo sẽ có ưu điểm là ít làm xáo trộn chế độ dịng

chảy tự nhiên của sơng, mang lại hiệu quả thiết thực về kinh tế kỹ thuật. Hơn nữa cầu treo
luôn tạo được dáng và vẻ đẹp và là điểm nhấn giữa các khu vực đô thị lớn.
Năm 1965 đến 1975 ở nước ta chủ yếu xây dựng loại cầu cáp khơng cổng chỉ có 1
hệ dây khẩu độ từ 80-:-120m, cịn cầu cáp có cổng áp dụng cho khẩu độ 120-:-200m. Vào
năm 1965-1966 đã xây dựng các cầu như: Cầu Sông Lô khẩu độ 120m, cầu Kỳ Cùng
khẩu độ 120m, năm 1967 cầu cáp Việt Trì khẩu độ 225m, cầu Đuống khẩu độ 190m. Năm
1969 xây dựng cầu Đò Quan (Nam Định) khẩu độ 190m, với sơ đồ cáp chủ bắt chéo 2
dây.Sau thời kỳ này hàng loạt cầu treo dầm cứng như cầu Bảo Nhai khẩu độ 140m, cầu
Hang Tôm khẩu độ 140m, cầu Cốc Pài khẩu độ 100m, cầu treo Cửa Rào khẩu độ 130m.
Đến năm 2003 xây cầu Thuận Phước Đà Nẵng cho đến năm 2009 là hoàn thành và là cây
cầu treo dây võng dài nhất Việt Nam với phần nhịp chính 3 nhịp 125+405+125 m, khẩu
độ nhịp dây võng lớn nhất 405m ( khoảng cách 2 trụ tháp). Cầu treo Cẩm Lương Thanh
Hóa 3 nhịp 35+140+35, nhịp chính 140 m khổ cầu 2.5+2x0.3 m.

Bảng 1. 2. Kích thước các cầu treo dây võng tại Việt Nam
TT

Tên cầu

1

Bến Tắt
(Quảng
Trị)

Hình ảnh

Tải
trọng
thiết kế

L biên
(m)

L nhịp
chính
(m)

Dầm mặt cầu

Khổ cầu

Khoảng
cách tim
cụm cáp
chủ

Đoàn xe
H10

30x2

100

5I 360

4

6

22

TT

Tên cầu

Hình ảnh

Tải
trọng
thiết kế

L biên
(m)

L nhịp
chính
(m)

Dầm mặt cầu

Khổ cầu

Khoảng
cách tim
cụm cáp
chủ

50x2

140

4I 450

4

6

2

Bảo Nhai
(Lào cai)

1 xe
10,4T
+ Rơ
móoc
4,8T

3

Nầm
(Hà Tĩnh)

1 xe 10T

30x2

120

6I 280

4

6

4

Chợ Bộng
(Hà Tĩnh)

Đoàn xe
H13

30x2

120

10I 180

4

6

5

Địa Lợi
(Hà Tĩnh)

1 xe 16,9
T

52x2

130

10I 230

4

6

6

Cửa Rào
(Nghệ
An)

1 xe 18 T

23x2

100

3I 450+ 4I
200

4

5,6

7

Cốc Pài
(Hà
Giang)

1 xe 8 T
+
Rơ móoc
4,8T

25x2

140

6I 300

4

6

8

Cầu treo
dây võng
Thuận
Phước

đồn xe
H10,
kiểm
tốn X60

125x2

405

Dầm hộp thép

18

19

Một số mặt cắt ngang điển hình của cầu treo dây võng trên Thế Giới


23

Hình 1. 1 Mặt cắt ngang cầu Severn

Hình 1. 2 Mặt cắt ngang cầu Tsing Ma


24

Hình 1. 3 Mặt cắt ngang cầu Akashi Kaikyo

Hình 1. 4 Mặt cắt ngang cầu Messina Straits

21600
19000/ 2
2000

14000/ 2

14000/ 2

2000

1800

2500

1600 900

1800

19000/ 2

3700

7100

7100

3700

Hình 1. 5 Mặt cắt ngang cầu Thuận Phước
1.2. Tình hình nghiên cứu sự cố đứt cáp treo dầm của cầu treo dây võng ở Thế Giới

và Việt Nam.
1.2.1. Các nghiên cứu trên Thế Giới
Thomas Ole Messelt Fadnes tại Đại học Stavanger – Na Uy [1]. Một nghiên cứu
quy mô đầy đủ về giao thông gây ra dao động của một cây cầu treo. Luận văn của ông tập


25
trung vào những rung động gây ra bởi giao thông của một cây cầu treo, và các thuộc tính
thuộc về cách gắn vào trong các dữ liệu đặc trưng do giao thông gây ra. Giao thông đã
được quan sát thấy ở cầu Lysefjorden trong năm ngày khác nhau với tốc độ gió thấp. Các
quan sát được đồng bộ với dữ liệu gia tốc và gió thu được liên tục trên cầu. Mục đích của
nghiên cứu này là nghiên cứu phản ứng tải va đập của xe hạng nặng và ước tính tỷ lệ
giảm chấn phương tiện của cầu. Trong một thí nghiệm thực hiện hợp tác với lái xe tải
Anette Ravndal, một chiếc xe tải 50 tấn đã vượt qua cầu với các vận tốc khác nhau từ các
hướng khác nhau. Các kết quả từ thí nghiệm này cho thấy phản ứng tải tác động hiện
diện, nhưng với cường độ khác nhau và gây ra các chế độ rung động khác nhau. Đối với
các chế độ đầu tiên, phản ứng dường như tương đối giống nhau đối với cả xuất phát và đi
vào cầu với vận tốc cao, trong khi ở chế độ cao hơn, tần số trên 1Hz, ảnh hưởng tác động
cho xe vào cầu với tốc độ cao có vẻ nhiều hơn đáng kể. Tám tỷ lệ giảm chấn theo phương
thức cho cầu đã được ước tính bằng cách sử dụng sự giảm chấn độ nhớt. Điều này được
thực hiện bằng cách cô lập phân rã tự do của cây cầu sau khi các phương tiện hạng nặng
đã kích thích và ra khỏi cầu. Các kết quả có sự thay đổi tương đối lớn, nhưng là hợp lý so
với các phương pháp khác sử dụng để ước lượng tỷ lệ giảm chấn cho cầu Lysefjorden
cũng như các cấu trúc tương tự trong các tài liệu hiện có. Những biến thể lớn này có thể
được giải thích bởi các biến thể về gió và nhiệt độ, nhưng cũng có thể là do sự thiếu chính
xác trong việc lọc các dữ liệu.
Etienne Cheynet tại Đại học Stavanger – Na Uy [2]. Rung động gió gây ra của một
cây cầu treo. Kể từ tháng 11 năm 2013, cầu treo dây võng Lysefjorden được trang bị
nhiều máy đo và máy đo tốc độ âm. Trong năm 2014, hai chiến dịch đo đạc ngắn đã được
tiến hành với hệ thống lướt gió Doppler đơn và đôi để đánh giá khả năng của chúng trong

việc thu thập các đặc tính nhiễu loạn liên quan đến thiết kế cầu. Luận án này được cấu
trúc xung quanh ba trục chính là trung tâm cho một sự xác nhận có hệ thống của lý thuyết
rung lắc do xốy khí trong quy mơ đầy đủ. Thứ nhất, một điều tra chi tiết về điều kiện
dòng chảy tại vị trí cầu được thực hiện, bằng cách sử dụng cả dữ liệu từ máy đo khơng khí
và loại gió Doppler. Thứ hai, các thơng số hình học của cầu Lysefjorden được xác định
bằng cách sử dụng phân tích modal hoạt động. Thứ ba, phản ứng rung lắc của cầu
Lysefjorden được đánh giá. Thảo luận tập trung vào các nguồn của sự khác biệt giữa các
đáp ứng được đo lường và tính tốn, được lựa chọn để so sánh chi tiết. Bản ghi âm báo
động Sonic ghi lại hai hướng gió chính (N-NE và S-SW) trên vị trí cầu. Các đặc tính hỗn
loạn của dịng chảy đặc biệt khác nhau đối với hai hướng gió chính này, do đó cần phải có
một cách tiếp cận từng trường hợp cụ thể để nghiên cứu thống kê về sự nhiễu loạn gió.
Việc áp dụng một xung gió tầm xa 1.75 km về phía tây của cây cầu đã minh họa cho tiềm
năng của một chiếc lồng gió để thu thập số liệu thống kê đơn của sự nhiễu loạn gió ở các