Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dài phần bố trí dây văng trong cầu treo hybrid đến nội lực và biến dạng của cầu

`

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỖ TỪ KHÔI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CHIỀU DÀI PHẦN BỐ TRÍ
DÂY VĂNG TRONG CẦU TREO HYBRID ĐẾN NỘI LỰC
VÀ BIẾN DẠNG CỦA CẦU

Chuyên ngành: XÂY DỰNG CẦU HẦM
Mã ngành: 60 58 25

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2013


`

Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. ĐẶNG ĐĂNG TÙNG

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. LÊ BÁ KHÁNH

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 05 tháng 01 năm 2013.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS-TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY
2. TS. LÊ BÁ KHÁNH
3. TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
4. TS. ĐẶNG ĐĂNG TÙNG
5. TS. VĂN HỒNG TẤN
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS -TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG


`

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

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: ĐỖ TỪ KHÔI

MSHV: 10380353

Ngày, tháng, năm sinh: 22-07-1985

Nơi sinh: Bình Định

Chuyên ngành: Xây dựng Cầu hầm

Mã số: 60 58 25

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CHIỀU DÀI PHẦN BỐ TRÍ DÂY
VĂNG TRONG CẦU TREO HYBRID ĐẾN NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG CỦA CẦU
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Luận văn gồm các nội dung sau:
Phần mở đầu
Chương 1: Tổng quan về cầu dây văng, cầu dây võng.
Chương 2: Giới thiệu cầu kết hợp dây văng - dây võng (cầu Hybrid).
Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính tốn cầu dây treo.
Chương 4: Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dài phần bố trí dây văng trong cầu treo
Hybrid đến nội lực và biến dạng của cầu.
Chương 5: Kết luận và kiến nghị.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02-07-2012
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30-11-2012
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐẶNG ĐĂNG TÙNG
Tp. HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2012
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. ĐẶNG ĐĂNG TÙNG

TS. LÊ BÁ KHÁNH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


`

LỜI CÁM ƠN
Trong thời gian học tập tại trường tôi đã nhận được những kiến thức quý báu để thực
hiện luận văn và áp dụng trong cơng việc, đó là nhờ sự dạy dỗ tận tình của các thầy cơ
giáo. Trước hết tôi muốn gởi lời cám ơn đến các thầy cô trong Bộ Môn Cầu hầm đặc
biệt là TS. ĐẶNG ĐĂNG TÙNG, người đã giảng dạy đồng thời cũng là người trực tiếp
hướng dẫn giúp tơi hồn thành luận văn này.
Tôi xin cám ơn đến các đồng nghiệp đã giúp tôi thu thập số liệu cho luận văn, các bạn
bè đã quan tâm, chia sẽ với tôi trong thời gian học tập cũng như q trình thực hiện luận
văn.
Tơi đặc biệt cám ơn đến những người thân trong gia đình. Sự động viên, chia sẽ và giúp
đỡ của mọi người là niềm động lực lớn lao đối với tôi trong suốt thời gian học tập.
Cuối cùng, xin gởi lời chúc những gì tốt đẹp nhất đến với tất cả mọi người.
Trân trọng!
Học viên

Đỗ Từ Khôi


`

ABSTRACT
Nowadays, the traditional cable-supported bridges (cable – stayed bridge and
suspension bridge) are the most popular bridge type for long-span bridges with high
aesthetic. These traditional cable-supported bridges have disadvantages such as the
problem of buckling stability in the cable – stayed bridge and the problem of

aerodynamic stability in the suspension bridge. Therefore, an idea of new cable system
bridge (called hybrid) which has many structural features compared with ordinary
cable-stayed bridge and suspension bridge to reduce disadvantage of these two types
bridge have been developed recently. However, the knowledge about mechanism and
characteristics of hybrid bridge isn’t clear. This thesis mentionaled the infection of scale
length of cable stays to force and deformation of hybrid bridge.
TÓM TẮT
Ngày nay, cầu cáp treo truyền thống (cầu dây văng và cầu dây võng) là loại cầu phổ
biến nhất dùng để vượt nhịp lớn và có tính thẩm mỹ cao. Những loại cầu treo truyền
thống này tồn tại những nhược điểm như vấn đề ổn định uốn dọc đối với cầu dây văng
và vấn đề ổn định khí động học đối với cầu dây võng. Vì thế ý tưởng về một hệ thống
cầu mới (gọi là cầu hybrid) kết hợp các đặc điểm kết cấu của cầu dây văng và dây võng
thuần túy để hạn chế các nhược điểm của hai loại cầu trên đã được nghiên cứu và phát
triển gần đây. Tuy nhiên những hiểu biết về cơ chế làm việc và đặc tính của loại cầu này
cịn chưa được nghiên cứu sâu. Trong luận văn này, tác giả sẽ nghiên cứu một phần đặc
điểm của cầu hybrid đó là ảnh hưởng của tỷ lệ bố trí chiều dài phần dây văng đến nội
lực và biến dạng của cầu hybrid.


MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CẦU DÂY VĂNG, CẦU DÂY VÕNG ............. 5
1.1.

Tổng quan về cầu dây văng ........................................................................... 5

1.1.1.

Lịch sử phát triển cầu dây văng ..................................................................... 5

1.1.2.

Các đặc điểm cơ bản của cầu dây văng ....................................................... 10

1.1.2.1. Các sơ đồ nhịp cầu dây văng ....................................................................... 10
a. Cầu dây văng một nhịp............................................................................. 10
b. Cầu dây văng hai nhịp.............................................................................. 11
c. Cầu dây văng ba nhịp ............................................................................... 13
d. Cầu dây văng nhiều nhịp.......................................................................... 14
1.1.2.2. Các sơ đồ phân bố dây văng ........................................................................ 14
a. Sơ đồ đồng quy......................................................................................... 14
b. Sơ đồ song song ....................................................................................... 15
c. Sơ đồ rẽ quạt............................................................................................. 16
1.1.2.3. Số mặt phẳng của cầu dây văng ................................................................... 17
1.1.3.

Cầu tạo dầm chủ và hệ mặt cầu ................................................................... 18

1.1.3.1. Dầm chủ đơn năng ....................................................................................... 18
1.1.3.2. Dầm chủ đa năng.......................................................................................... 20
1.1.4.

Cầu tạo tháp cầu ........................................................................................... 21

1.1.5.

Cầu tạo dây văng và hệ neo ......................................................................... 22

1.2.

Tổng quan về cầu dây võng ......................................................................... 23

1.2.1.

Lịch sử phát triển cầu dây võng ................................................................... 23

1.2.2.

Các đặc điểm cơ bản của cầu dây võng ....................................................... 28

1.2.2.1. Cầu tạo trụ tháp cầu ..................................................................................... 29
1.2.2.2. Cấu tạo dầm cứng ........................................................................................ 31
1.2.2.3. Cáp dùng cho cầu dây võng ......................................................................... 32
a. Cáp treo .................................................................................................... 32
b. Cáp chủ .................................................................................................... 33


1.2.2.4. Bộ phận neo cáp chủ .................................................................................... 35
1.2.3.

Phân loại cầu dây võng ................................................................................ 36

1.2.3.1. Phân loại theo số lượng nhịp ........................................................................ 36
1.2.3.2. Phân loại theo sự phân bố dây treo .............................................................. 39
1.2.3.3. Phân loại theo mặt phẳng dây ...................................................................... 40
1.3.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................................ 42

CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU CẦU KẾT HỢP DÂY VĂNG – DÂY VÕNG (CẦU

HYBRID).................................................................................................................. 43
2.1.

Khái niệm về cầu Hybrid ............................................................................. 43

2.2.

Ý tưởng hình thành cầu Hybrid ................................................................... 43

2.3.

Giới thiệu sự phát triển cầu Hybrid.............................................................. 43

2.4.

Các đặc điểm cơ bản của cầu Hybrid ........................................................... 53

2.5.

Ưu và nhược điểm của hệ thống cầu Hybrid ............................................... 54

2.6.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................ 55

CHƯƠNG 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CẦU DÂY TREO .............. 56
3.1.

Tổng quan về các phương pháp tính toán cầu dây....................................... 56

3.2.

Phương pháp lực .......................................................................................... 56

3.3.

Phương pháp chuyển vị ................................................................................ 57

3.4.

Phương pháp phần tử hữu hạn ..................................................................... 59

3.4.1.

Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn .................................................... 59

3.4.2.

Những ứng dụng của phần tử hữu hạn trong tính tốn kết cấu .................... 60

3.5.

Giới thiệu một số phần mềm kết cấu đang được sử dụng ở Việt Nam ........ 67

3.5.1.

Phần mềm Sap2000 ...................................................................................... 68

3.5.2.

Phần mềm RM-SPACEFRAME .................................................................. 69

3.5.3.

Phần mềm ABAQUS ................................................................................... 70

3.5.4.

Phần mềm MIDAS/CIVIL ........................................................................... 71

3.6.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ............................................................................ 73


CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CHIỀU DÀI PHẦN BỐ TRÍ DÂY
VĂNG TRONG CẦU TREO HYBRID ĐẾN NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG CỦA
CẦU

...................................................................................................................... 74

4.1.

Cơ sở lựa chọn mơ hình nghiên cứu ............................................................ 74

4.1.1

Định hướng nghiên cứu................................................................................ 74

4.1.2

Cơ sở lựa chọn sơ đồ kết cấu ....................................................................... 74

4.2.

Các thông số vật liệu và mặt cắt ngang........................................................ 77

4.2.1.

Các thông số về vật liệu .............................................................................. 77

4.2.2.

Các thông số về tiết diện ............................................................................. 77

4.3.

Tải trọng nghiên cứu ................................................................................... 80

4.4.

Các sơ đồ cầu Hybrid nghiên cứu ............................................................... 80
a. Nhịp 1300m .............................................................................................. 80
b. Nhịp 1700m.............................................................................................. 82
c. Nhịp 2100m .............................................................................................. 83
d. Nhịp 2500m.............................................................................................. 85

4.5.

Phân tích kết quả ......................................................................................... 87

4.5.1

Phân tích kết quả trước khi điều chỉnh nội lực ........................................... 87

4.5.2

Phân tích kết quả sau khi điều chỉnh nội lực .............................................. 87

4.5.2.1. Phân tích nội lực và biến dạng dầm chủ ..................................................... 89
a. Nội lực trong dầm chủ .............................................................................. 89
b. Biến dạng trong dầm chủ ......................................................................... 93
4.5.2.2. Phân tích nội lực và biến dạng trụ tháp ....................................................... 96
a. Nội lực trong trụ tháp ............................................................................... 96
b. Biến dạng trong trụ tháp........................................................................... 99
4.5.2.3. Phân tích nội lực trong cáp ....................................................................... 102
a. Lực căng trong cáp chủ .......................................................................... 103
b. Lực căng trong cáp treo ......................................................................... 105
c. Lực căng trong cáp dây văng ................................................................. 107
4.5.2.4. Phân tích phản lực mố neo ........................................................................ 109
4.5.3.

Một số nhận định khi điều chỉnh nội lực cầu Hybrid ............................... 112


CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ........................................................... 113
5.1.

Kết luận ...................................................................................................... 113

5.2.

Kiến nghị .................................................................................................... 115

5.3.

Hướng nghiên cứu tiếp theo ....................................................................... 115

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 116


Trang 1

PHẦN MỞ ĐẦU
Cầu dây văng và cầu dây võng (gọi chung là cầu dây treo) đã có lịch sử phát triển
lâu đời nhưng chỉ thực sự phát triển mạnh mẽ và hoàn thiện trong khoảng 100 năm
trở lại đây. Cầu dây treo có ưu điểm vượt trội so với các loại cầu khác là khả năng
vượt nhịp rất lớn và có tính thẩm mỹ cao nên phù hợp với xu hướng phát triển của
các cầu hiện đại.

Hình : Sự phát triển của chiều dài nhịp cầu trong thế kỷ 20 [15]
Theo hình trên ta thấy rằng cầu dây treo là cầu có khả năng vượt nhịp lớn nhất trong
tất cả các loại cầu, tính tới thời điểm năm 2000 thì cầu dây văng đã gần đạt được
nhịp 1000m, cầu dây võng đã tiệm cận nhịp 2000m).
Mặc dù có ưu thế vượt nhịp lớn nhưng cầu dây treo vẫn có những nhược điểm cơ
bản như sau :
Cầu dây văng : Có nhược điểm là khơng vượt được nhịp lớn bằng cầu dây võng, trụ
tháp cao nên gây khó khăn trong q trình ổn định thi cơng và tăng chi phí xây
dựng. Lực căng trong các dây cáp ở phạm vi giữa nhịp lớn hơn rất nhiều so với lực

Trang 2
căng trong các dây cáp ở phạm vi gần trụ. Lực nén dọc trong dầm chủ rất lớn ở
phạm vi gần trụ.
Cầu dây võng : Có nhược điểm là độ cứng nhỏ hơn cầu dây văng. Cáp chủ phải
chịu lực căng rất lớn gây ra sự mất ổn định trụ tháp trong q trình thi cơng. Phải bố
trí hai mố neo cáp chủ đồ sộ ở hai bên dẫn đến tăng chi phí xây dựng.
Với những phân tích ở trên thì đối với cầu cần vượt nhịp lớn thì phải xây dựng một
mơ hình cầu khắc phục được các nhược điểm của cầu dây văng truyền thống và cầu
dây võng truyền thống, tức là cầu phải có độ cứng lớn để ổn định, trụ tháp không
quá cao, sự phân bố lực căng trong các cáp hợp lý hơn và giảm được kích thước mố
neo.
Vì thế ý tưởng kết hợp cầu dây văng và cầu dây võng (cầu Hybrid) đã được hình
thành và dần được áp dụng vào một vài cơng trình trên thế giới như cầu cạn Nagisa
(2002) ở Nhật, cầu Zhuanghe Jianshe (2008) ở Trung Quốc. Ở Việt Nam hiện tại
thơng tin về cầu Hybrid cịn khá mới mẻ, hầu như chưa thấy đề cập trong các giáo
trình và các tạp chí chuyên ngành cầu đường. Trước đây cũng đã có một đề tài
nghiên cứu về loại cầu này (Hà Văn Hân. “Phân tích cơ chế chịu lực của cầu kết
hợp dây võng và dây văng,” Luận văn Thạc sĩ, trường ĐHBK TP HCM, 2012). Đề
tài trên tập trung so sánh các giá trị về nội lực và biến dạng của cầu Hybrid với cầu
dây văng và dây võng truyền thống với cùng chiều dài nhịp và kết luận cầu Hybrid
có nhiều ưu điểm hơn so với cầu dây văng và dây võng truyền thống. Tuy nhiên
những thông tin mà đề tài trên cung cấp về loại cầu Hybrid này cịn có nhiều điều
chưa được sáng tỏ như cơ chế chịu lực của cầu Hybrid, hình dáng tiết diện và tỷ lệ
tương ứng của các bộ phận cầu Hybrid so với chiều dài nhịp, sự phân bố hợp lý
phần dây văng - dây treo và chiều dài nhịp nào thì thích hợp sử dụng cầu Hybrid so
với cầu dây treo truyền thống ?
Trong phạm vi luận văn này, tác giả giới hạn chỉ nghiên cứu một phần đặc điểm cần
được làm rõ của cầu Hybrid đó là sự phân bố hợp lý các dây văng, dây treo và ảnh
hưởng của chúng đến nội lực và biến dạng của cầu.

Tên đề tài được chọn là : “ Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dài phần bố trí dây
văng trong cầu treo Hybrid đến nội lực và biến dạng của cầu”.


Trang 3
Mục tiêu nghiên cứu : Trên cơ sở các tỷ lệ khác nhau về chiều dài phần bố trí dây
văng trong cầu Hybrid, tác giả xây dựng mơ hình, tính tốn và đưa ra các kết quả về
nội lực và biến dạng trong cầu. Từ đó so sánh các kết quả để rút ra các nhận xét,
kiến nghị về tỷ lệ hợp lý của sự phân bố phần dây văng trong cầu Hybrid.
Nội dung nghiên cứu : Để phân tích nội lực và biến dạng của cầu, các yếu tố sau
đây sẽ được xem xét :
- Về nội lực:
+ Mômen dương và âm lớn nhất trong dầm chủ;
+ Mômen lớn nhất của trụ tháp;
+ Lực căng lớn nhất của cáp chủ, dây treo và dây văng;
+ Phản lực mố neo.
- Về biến dạng:
+ Chuyển vị thẳng đứng dầm chủ;
+ Chuyển vị ngang tháp cầu.
Phạm vi nghiên cứu : Cầu Hybrid là cầu kết hợp cầu dây văng và cầu dây võng
(gọi tắt là cầu dây treo), mà cầu dây treo rất đa dạng về sơ đồ bố trí nhịp và đa dạng
về cấu tạo các bộ phận nên tác giả giới hạn phạm vi nghiên cứu như sau :
-

Về sơ đồ cầu Hybrid : Là dạng cầu ba nhịp hai mặt phẳng dây.

-

Về chiều dài nhịp chính : Mỗi dạng cầu sẽ được phân tích trên 4 chiều dài nhịp
khác nhau (1300m,1700m,2100m và 2500m).

-

Về tải trọng phân tích : Trọng lượng bản thân của kết cấu.

Phương pháp nghiên cứu : Cầu Hybrid là kết cấu cầu siêu tĩnh bậc cao nên tác giả
tiến hành xây dựng mơ hình kết cấu, tính tốn và phân tích các mơ hình theo
phương pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm MIDAS/Civil. Các kết quả nội
lực và biến dạng được so sánh dưới dạng bảng và đồ thị.
Ý nghĩa khoa học của đề tài : Đây là đề tài nghiên cứu về một loại cầu mới nhằm
đóng góp những luận điểm khoa học vào cơ sở dữ liệu cầu Hybrid từ đó có thể mở
rộng các hướng nghiên cứu để hồn thiện thêm những hiểu biết về loại cầu này.


Trang 4
Luận án có bố cục như sau :
Phần mở đầu
Chương 1 : Tổng quan về cầu dây văng, cầu dây võng.
Chương 2 : Giới thiệu cầu kết hợp dây văng - dây võng (cầu Hybrid).
Chương 3 : Cơ sở lý thuyết tính tốn cầu dây treo.
Chương 4 : Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dài phần bố trí dây văng trong cầu treo
Hybrid đến nội lực và biến dạng của cầu.
Chương 5 : Kết luận – Kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.


Trang 5
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CẦU DÂY VĂNG, CẦU DÂY VÕNG
1.1.

Tổng quan về cầu dây văng

1.1.1. Lịch sử phát triển cầu dây văng
Trong quá trình phát triển của lịch sử, kiểu cầu dây văng đã xuất hiện từ rất lâu đời.
Theo các tài liệu ghi nhận được thì ngay từ thời cổ đại, người Ai Cập đã áp dụng ý
tưởng hệ thống dây cáp treo vào trụ trên những con thuyền buồm. Ở những nước
nhiệt đới, người ta đã xây dựng những cây cầu có dạng cầu treo dây văng với các
dây thừng được bện bằng các dây leo và cột vào các cây to hai bên bờ. Từ những ý
tưởng ban đầu đó, vào đầu năm 1617 một kỹ sư người Ý là Faus-tus Verantius ở
Venice đã phác họa một cây cầu với nhiều dây xiên (Hình 1.1). Năm 1784, một thợ
mộc Đức, Löscher, đã thiết kế một cây cầu gỗ có nhịp 32m bao gồm các thanh treo
bằng gỗ gắn vào một cột tháp gỗ.

Hình 1.1

Phác họa mơ hình cầu của Faus-tus Verantius .

Kết cấu cầu dây văng đã từng nở rộ ở thế kỷ 18 nhưng do sự khơng phù hợp về
phương pháp tính tốn, cường độ vật liệu và giải pháp cấu tạo mà nhiều cầu dây
văng đã có tuổi thọ khơng cao, ví dụ như cầu Dryburgh Abbey ở Scotland bị sập chỉ
sau 1 năm khai thác do gió, cầu Saale ở Đức bị sập sau 1 năm khai thác vì trọng
lượng đơng người tụ tập trên cầu [1]. Mặc dù vậy nhưng cầu dây văng vẫn tiếp tục
phát triển và xây dựng tại nhiều quốc gia trên thế giới. Một trong những cầu dây
văng hiện đại đầu tiên trên thế giới là cầu Strömsund ở Thụy Điển năm 1955 do nhà
thầu người Đức xây dựng (Hình 1.2).


Trang 6

Hình 1.2

Cầu dây văng Strưmsund (Thụy Điển).

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vật liệu, công nghệ xây dựng, thiết bị thí
nghiệm và các cơng cụ tính toán mạnh mẽ, kết cấu cầu dây văng hiện đại đã khơng
ngừng phát triển và hồn thiện với các cơng trình đồ sộ và kiến trúc đẹp tiêu biểu
như cầu Millau (Pháp) (Hình 1.3a), cầu King Tau (Hong Kong) (Hình 1.3b)… Đặc
biệt là các cầu có khẩu độ nhịp rất lớn trên 1000m như cầu Sutong và Stonecutters
(Trung Quốc).


Trang 7

Hình 1.3a

Hình 1.3b

Cầu dây văng Millau (pháp).

Cầu dây văng King Tau (HongKong-China).


Trang 8
Bảng 1.1
Xếp

Tổng hợp 10 cây cầu dây văng có nhịp lớn nhất thế giới [13].
Chiều dài

Năm hoàn

nhịp Lc (m)

thành

Nga

1104

2012

Sutong Bridge

Trung Quốc

1088

2008

3

Stonecutters Bridge

Trung Quốc

1018

2009

4

E’dong Bridge

Trung Quốc

926

2010

5

Tatara Bridge

Nhật Bản

890

1999

6

Pont de Normandie

Pháp

856

1995

7

Jingyue Bridge

Trung Quốc

816

2010

8

Incheon Bridge

Hàn Quốc

800

2009

9

Zolotoy Rog Bridge

Nga

737

2012

10

Shanghai Yangtze River Bridge

Trung Quốc

730

2009

Tên cầu

Quốc gia

1

Bridge to Russky Island

2

hạng

Tại Việt Nam, cùng với quá trình hội nhập và phát triển đã được chuyển giao các
công nghệ thiết kế xây dựng cầu dây văng hiện đại của nước ngoài và chúng ta đã
xây dựng được những cơng trình cầu dây văng tiêu biểu như cầu Bãi Cháy (Quãng
Ninh) (Hình 1.4a), cầu Rạch Miễu (Bến Tre), cầu Cần Thơ (Cần Thơ) (Hình 1.4b),
cầu Mỹ Thuận (Vĩnh Long), cầu Phú Mỹ (Tp Hồ Chí Minh), cầu Kiền (Hải Phòng)
và các dự án đang triển khai như cầu Nhật Tân (Hà Nội), cầu Vàm Cống (Cần Thơ)


Trang 9

Hình 1.4a

Cầu Bãi Cháy.

Hình 1.4b

Cầu Cần Thơ


Trang 10
.Bảng 1.2
Xếp

Tổng hợp 10 cây cầu dây văng có nhịp lớn nhất Việt Nam.
Chiều dài

Tên cầu

Địa điểm

1

Cầu Cần Thơ

Cần Thơ

550

2010

2

Cầu Vàm Cống

Cần Thơ

450

2015 (dự kiến)

3

Cầu Bãi Cháy

Quãng Ninh

435

2006

4

Cầu Phú Mỹ

Tp HCM

380

2009

5

Cầu Mỹ Thuận

Vĩnh Long

350

2000

6

Cầu Cao Lãnh

Đồng Tháp

350

2015 (dự kiến)

7

Cầu Nhật Tân

Hà Nội

300

2014 (dự kiến)

8

Cầu Rạch Miễu

Bến Tre

270

2009

9

Cầu Bính

Hải Phịng

260

2005

10

Cầu Kiền

Hải Phịng

200

2003

hạng

nhịp Lc (m)

Năm hồn thành

1.1.2. Các đặc điểm cơ bản của cầu dây văng
1.1.2.1.

Các sơ đồ nhịp cầu dây văng

a. Cầu dây văng một nhịp
Cầu dây văng có thể làm một nhịp, trong đó tháp cầu được xây dựng trên mố, dầm
chủ một nhịp tựa trên hai gối cứng trên mố. Các dây văng từ trên tháp tỏa xuống
neo vào một số điểm của dầm cứng tạo thành các gối đàn hồi. Phía sau mố, các dây
văng được liên kết vào mố neo đặt sâu trong nền đường [2]. Trong thực tế, cầu
Ruck-a-Chucky ở California (Hoa Kỳ) (Hình 1.5) là cầu dây văng sơ đồ một nhịp.


Trang 11

Hình 1.5

Cầu Ruck-a-Chucky ở california (Hoa Kỳ)

b. Cầu dây văng hai nhịp
Cầu dây văng hai nhịp được áp dụng nhiều vào những năm 1960~1970 cho các cầu
vượt đường và sông không lớn lắm. Các phương án cầu hai nhịp được chọn chủ yếu
là do điều kiện địa chất, địa hình hoặc do yếu tố mỹ quan quyết định [2]. Cầu dây

văng hai nhịp có thể có các nhịp bằng nhau, khi đó tháp cầu được bố trí ở giữa, các
dây văng bố trí đối xứng qua tháp cầu (Hình 1.6a); hoặc bố trí nhịp khơng bằng
nhau, khi đó trụ tháp bố trí lệch hẳn về một phía, có hình dáng thẳng đứng hoặc
xiên (Hình 1.6b).


Trang 12

Hình 1.6a

Hình 1.6b

Cầu Saint-Florent le Vieil (Pháp)

Cầu Erasmusbrug (Hà Lan)


Trang 13
c. Cầu dây văng ba nhịp
Cầu dây văng ba nhịp là sơ đồ cầu dây văng được dùng phổ biến trên thế giới và cả
ở Việt Nam. Các dây văng có thể được bố trí đối xứng qua tháp cầu khi nhịp biên
xấp xỉ bằng ½ nhịp chính (Hình 1.7a) hoặc không đối xứng qua tháp cầu khi nhịp
biên ngắn hơn nhịp chính (Hình 1.7b).

Hình 1.7a

Cầu Meiko- Chuo (Nhật Bản)

Hình 1.7b

Cầu Ikuchi (Nhật Bản)


Trang 14
d. Cầu dây văng nhiều nhịp
Sơ đồ cầu dạng này áp dụng cho các cầu dài vượt biển, nối từ đảo này sang đảo
khác, địa hình địa chất khơng thuận lợi cho các nhịp ngắn, hoặc khi cần tăng cường,
nâng cấp cầu cũ thì có thể áp dụng sơ đồ cầu dây văng nhiều nhịp (Hình 1.8)

Hình 1.8.
1.1.2.2.

Cầu Patras (Brazil)

Các sơ đồ phân bố dây văng

a. Sơ đồ đồng quy
Là sơ đồ có các dây văng quy tụ tại một nút cố định trên tháp cầu, từ đó các dây tỏa
xuống neo vào dầm cứng tại một số điểm, tạo thành các gối đàn hồi của dầm liên
tục [2] (Hình 1.9).


Trang 15

Hình 1.9.

Cầu Donaustadtbrucke (Áo)

Sơ đồ dây đồng quy chỉ thích hợp cho các cầu nhịp khơng lớn, ít dây, khoang lớn,
vì cấu tạo nút dây trên tháp khơng q phức tạp.

b. Sơ đồ song song
Là sơ đồ có các dây văng ở mỗi bên tháp cầu song song với nhau, phân bố cách đều
trên tháp và trên dầm chủ (Hình 1.10). Như vậy mỗi nút chỉ tập trung nhiều nhất hai
dây nên cấu tạo nút đơn giản. Về mặt mỹ quan, các dây song song tạo dáng đẹp,
thơng thống và thanh thoát [2].


Trang 16

Hình 1.10.

Cầu Oberkassen (Đức)

Sơ đồ trên có các nhược điểm là các dây có cùng góc nghiêng so với phương ngang
và là góc nghiêng nhỏ nhất nên giảm độ cứng của các nút đeo dây, đồng thời
khoảng cách các dây bố trí trên trụ tháp lớn làm cho trụ tháp vừa chịu nén dọc vừa
chịu uốn lớn ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và độ ổn định của trụ tháp.
c. Sơ đồ rẽ quạt
Là sơ đồ trung gian giữa sơ đồ đồng quy và sơ đồ song song, trong đó các dây được
phân bố trên tháp cầu với khoảng cách đủ để có thể cấu tạo, lắp đặt và điều chỉnh
chiều dài dây trong q trình thi cơng (Hình 1.11) . Như vậy các dây bố trí khơng
song song với nhau để tranh thủ các góc nghiêng lớn hơn ở các dây trung gian và
tránh tối đa tháp cầu bị uốn ngang [2].