* GVHD: PGS,PTS Nguyễn Thị Minh Nghĩa

* Học Viên: Phạm Quốc Tuấn

bài tập

So Sánh cầu treo và cầu dây văng

* ĐẶC ĐIỂM CHỊU TĨNH TẢI VÀ HOẠT TẢI

* ĐẶC ĐIỂM CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG VÀ TẢI TRỌNG GIÓ

* ĐỘ CỨNG

* KHẢ NĂNG VƯỢT NHỊP

* ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG

* TÍNH ĐA DẠNG

* PHẠM VI ÁP DỤNG

Hà nội, ngày 30 tháng 12 năm 2003

GIỚI THIỆU CHUNG

- Cầu treo đã xuất hiện rất sớm trong lịch sử, từ những năm đầu của thế kỷ 19. Cùng với sự phát triển

của khoa học và công nghệ nhất là công nghệ luyện kim cầu treo đã đạt được những thành tựu to lớn

mà điển hình là cầu treo Akashi-Kaikyo ở Nhật Bản, chiều dài nhịp chính là 1990 m (kỷ lục thế giới hiện

nay). Sự hấp dẫn của cầu treo thể hiện qua các đặc điểm sau:

+ Cầu treo có thể vượt được nhịp rất dài do đó có thể tận dụng hết khả năng chịu kéo của vật liệu cáp

cường độ cao.

+ Trọng lượng bản thân của cầu treo nhỏ so với các loại cầu khác cùng nhịp nên có giá thành nhỏ nhất .

+ Công nghệ thi công cầu treo ít phụ thuộc vào chế độ thuỷ văn, địa hình địa chất của lòng sông.

* Cầu treo là một hệ liên hợp giữa dầm cứng và dây chịu lực rất phức tạp dưới tác dụng của tải trọng xe

và dao động do gió nên trong quá trình thiết kế, thi công, khai thác vẫn không tránh khỏi những sai sót

mà điển hình là vụ sụp đổ cầu treo Tacoma ở Mỹ năm 1940. Hiện nay các nhà bác học, các công trình sư

vẫn còn đang nghiên cứu để hoàn chỉnh lý thuyết tính cầu treo về tính toán tĩnh, động, ổn định khí động

và công nghệ thi công.

Cầu treo nói chung là hệ siêu tĩnh trong đó dây chịu lực chủ yếu, dầm chỉ tham gia chịu lực một phần

cùng với dây và chịu lực cục bộ là chủ yếu. Có thể thấy cầu treo gồm có các loại sau:

+ Cầu treo dây võng;

+ Cầu dàn dây;

+ Cầy treo dây văng dầm cứng .

Ngày nay do sự phát triển đa dạng của cầu dây văng mà người ta có thể tạm phân ra 2 loại chính là : Cầu

treo và cầu dây văng

- Để so sánh cầu treo và cầu dây văng ta lần lượt tìm hiểu đặc điểm từng loại cầu sau đó đưa ra so sánh.

Ở đây chỉ nêu ra các đặc điểm cơ bản tương ứng giữa 2 loại làm căn cứ để só sánh còn trong từng loại

cũng có thể so sánh với nhau không nêu ra ở đây .

A- CẦU TREO

I- LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Cầu treo nhịp lớn chịu tải trọng lớn chỉ phát triển khi ngành công nghiệp luyện thép phát triển. Cầu treo

nhịp lớn đầu tiên qua vịnh Menai ở Anh năm 1826 L=176.6 m

- Năm 1833 cầu Saint-Andre-de-Cubzac(France) cầu 5 nhịp dài 600 m;

- Năm 1851 cầu qua sông Niagara(USA) L=250 m , có tăng cường các dây văng phụ;

- Năm 1937 cầu Golden Gate(USA) L=1280 m;

- Năm 1981 cầu Humber(Anh) L=1410 m ;

- Năm 1998 cầu Grand Belt(Denmark)) L=1624 m;

- Năm 1998 cầu Akashi-Kaikyo(Japan) L=1990 m.

II- ĐẶC ĐIỂM CHỊU LỰC CỦA CẦU TREO

- Bộ phận chịu lực chính của cầu treo là dây cáp làm bằng thép cường độ cao;

- Khi chịu tĩnh tải cũng như hoạt tải dây cáp chủ luôn luôn chịu kéo đây là ưu điểm rất lớn của cầu treo;

- Các dây cáp đeo luôn luôn chịu kéo dưới tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải;

- Cầu treo là hệ có độ cứng nhỏ;

- Độ võng do hoạt tải lớn;

-Nhạy cảm với tải trọng gió và tải trọng có tính chu kỳ xuất hiện các dao động; xoắn và uốn

- Với cầu treo 1 nhịp dây Parabol

+ Khi xếp tải trên toàn cầu cho lực căng trong dây cáp chủ lớn nhất;

+ Khi xếp tải trên 1/2 nhịp thì độ võng lớn nhất ở khoảng 1/4 nhịp

+ Khi xếp tải trên 1/4 nhịp thì cho mô men uốn lớn nhất trong ở 1/4 nhịp

- Để giảm mô men uốn trong dầm cứng thường không cho dầm cứng chịu tĩnh tải bằng cách điều chỉnh

nội lực hoặc tạo khớp tạm trên dầm cứng trong giai đoạn thi công.

III-CÁC SƠ ĐỒ CẦU TREO

1. Cầu treo 1 nhịp

a. Cầu treo dầm mềm:

Là loại cầu đơn giản nhất là bộ phận chịu lực chính là dây cáp hoặc dây xích treo trên 2 tháp cầu, 2 đầu

dây được neo vào mố neo. Mặt cầu có độ cứng nhỏ được treo trên các dây chủ qua các dây đeo đứng

Khi tải trọng thẳng đứng phân bố đều trên suốt chiều dài nhịp thì độ võng của dây chỉ do biến dạng đàn

hồi.

Độ cứng của hệ mặt cầu nhỏ nên khi hoạt tải tác dụng lên kết cấu nhịp thì mặt cầu bị biến dạng tương

ứng với vị trí đặt tải. Đặc biệt khi tải đứng trên 1/2 nhịp thì dây biến dạng và dầm cứng có hình chữ S.

Cầu treo dầm mềm có độ cứng nhỏ nên dưới tác dụng của hoạt tải và tải trọng gió có thể xuất hiện các

dao động uốn và xoắn, đôi khi biên độ dao động lớn làm ảnh hưởng đến sự khai thác bình thường và

gây hư hỏng hoặc phá hoại công trình. Ngay nay cầu treo dầm mềm ít sử dụng cho tải trọng động mà chỉ

sử dụng cho đường ống dẫ nước, dẫn dầu hoặc khí đốt.

b. Cầu treo dầm cứng:

Để khắc phục độ cứng của cầu dầm mềm người ta tăng cường độ cứng của dầm . Dầm cứng có tác dụng

phân bố đều tải trọng lên dây và giảm nhẹ độ võng của hệ .

Nếu mô men trong dầm cứng quá lớn thì bố trí một số khớp trên chiều dọc để giảm mô men. Nếu dầm

cứng đủ lớn để chịu mô men thì không cần bố trí khớp . Khi cầu có nhịp lớn thì bố trí dàn ở phần xe

chạy.

Cầu treo dầm cứng được sử dụng phổ biến.

Tác dụng cơ bản của dầm cứng là phân bố tải trọng tập trung tương đối đều trên suốt chiều dài nhịp dẫn

đến giảm ảnh hưởng của biến dạng hình học. Dầm cứng cũng làm giảm biến dạng chung của hệ dưới tác

dụng của tải trọng tập trung.

2. Cầu treo 3 nhịp

Loại dầm cứng là dầm liên tục, dây chủ có thể neo vào mố neo loại này gọi là cầu treo có lực ngang, do

chịu lực ngang nên mố neo có kích thước lớn để chống trượt và chống lật nên tốn vật liệu.

Để khắc phục nhược điểm trên người ta neo dây vào đầu dầm cứng trở thành hệ không có lực ngang,

kích thước mố sẽ nhỏ . Dầm cứng ngoài chịu uốn còn chịu nén dọc nên tiết diện dầm lớn hơn . Nhược

điểm của hệ này so với cầu có lực đẩy ngang là:

+ Phải lắp ráp dầm cứng trước để neo dây nên cần phải có đà giáo

+ Dầm ngang lớn nên tốn vật liệu đôi khi không hiệu quả kinh tế

+ Khi hoạt tải trên kết cấu nhịp độ võng của dầm cứng tăng thêm do tác động của lực nén truyền vào

dầm.

Loại cầu không có lực đẩy ngang trên thực tế ít sử dụng

Cầu không có dây đeo ở nhịp biên có độ cứng lớn hơn hệ ở nhịp biên có dây đeo

- Cầu treo 3 nhịp: Với nhịp lớn dầm cứng có thể là các dầm đơn giản ,ví dụ cầu Golden Gate có 3 nhịp

344+1281+344 m nhịp biên có dây treo đứng , dầm cứng có dạng dàn.Với cầu 3 nhịp chiều dài không lớn

lắm thì dầm cứng chủ yếu là dầm liên tục

3. Cầu treo 2nhịp

- Loại cầu này có độ cứng nhỏ nên ít sử dụng

- Do yêu cầu về kiến trúc hoặc phải vượt qua vùng có điều kiện địa chất, thuỷ văn đặc biệt hoặc cầu vượt

.

4. Cầu treo nhiều nhịp

- Dây chủ bố trí liên tục qua tất cả các nhịp và neo vào 2 mố neo

- Dầm cứng nên làm là dầm đơn giản vì dầm liên tục gây biến dạng do nhiệt độ rất lớn

- Nhược điểm là hoạt tải đứng trên 1 nhịp thì độ vồng ngược của nhịp kế bên khá lớn

IV-CẤU TẠO CẦU TREO

1. Cấu tạo cáp chủ

- Cáp chủ là bộ phận chịu lực chính của cầu treo

- Dây cáp chủ làm bằng các sợi xoắn hoặc song song

- Các sợi cáp làm bằng thép cường độ cao cường độ sợi thép lên đến 18 kN/mm¬2

- Các bó cáp làm bằng các sợi song song có mô đuyn đàn hồi cao hơn cáp xoắn nên biến dạng ít hơn và

chịu lực tốt hơn

- Trong các cầu treo nhịp không lớn lắm thì dùng cáp xoắn, cầu nhịp lớn thì dùng bó cáp từ các tao song

song bó lại

2. Cấu tạo tháp cầu

- Vật liệu làm tháp cầu là thép hoặc bê tông cốt thép

- Liên kết chân tháp là khớp hoặc là ngàm

- Tháp cầu bằng thép trong các cầu nhịp nhỏ thường làm tiết diện đặc, cầu lớn dùng tiết diện hình hộp

- Theo phương ngang tháp cầu được liên kết với nhau thành khung hoặc dàn hoa

- Nếu cầu lớn thì tháp cầu có dạng nhiều hộp

3. Cấu tạo dầm cứng

- Dầm cứng thường được cấu tạo dưới dạng 2 hoặc một số dầm, dàn hoặc một tiết diện hình hộp vừa

làm bản mặt cầu cho xe chạy vừa tăng độ cứng chống xoắn của dầm cầu.

- Chiều cao dầm cứng thường không đổi dọc theo chiều dài nhịp, trong trường hợp dầm cứng là dầm

liên tục hay mút thừa cũng có thể làm dầm có chiều cao thay đổi.

- Dầm cứng thường đặt trong mặt phẳng của dây chủ, các dây treo đứng liên kết trực tiếp vào dầm cứng,

tuy nhiên dầm cứng cũng có thể nằm ngoài mặt phẳng dây chủ khi đó dây treo đứng liên kết vào dầm

ngang hoặc cánh mút thừa.

- Khi dầm cứng không chịu nén dọc trục có thể bố trí nhiều dầm rải đều trên mặt cắt ngang nhịp .Bản

mặt cầu bằng bê tông cốt thép cùng với dầm ngang liên kết thành 1 hệ không gian .

- Trong các cầu treo hiện đại áp dụng nhiều loại mặt cầu thép kiểu bản trực giao rất nhẹ và tăng cường

độ cứng cho dầm .

- Tiết diện hình hộp có độ cứng chống xoắn rất tốt, có ảnh hưởng tốt đến ổn định khí động

- Nhằm giảm áp lực gió các mặt bên của hộp thường vát các góc để tăng khả năng thoát gió( Cầu Servern

ở Anh 1967 L=988 m)

- Với cầu treo nhịp lớn thì dùng dàn cứng có nhiều ưu điểm đặc biệt là khả năng đảm bảo các điều kiện

ổn định khí động của hệ.

- Khi chiều rộng cầu lớn thì dầm ngang cũng làm dưới dạng dàn

- Trong một số nhịp lớn tải trọng nặng mặt cầu làm 2 tầng

- Trong cầu treo cho lực ngang truyền vào dầm cứng trong 1 số trường hợp dầm cứng bằng bê tông cốt

thép . Dầm cứng bằng bê tông cốt thép dạng hoặc hình hộp.chữ

V-THI CÔNG CẦU TREO

- Một đặc điểm cơ bản của cầu treo là thi công không cần đà giáo do đó thuận lợi cho việc thi công cầu

qua dòng sông sâu, nước chảy xiết và qua các thung lũng.

- Khi thi công cầu người ta treo dây cáp chủ lên tháp trước sau đó lợi dụng dây cáp này để lao lắp dầm

theo phương pháp lắp hẫng. Để cho hệ ổn định bao giờ cũng phải lắp đối xứng từ 2 phía.

- Đối với cầu treo không có lực ngang(cáp chủ neo vào dầm cứng) thì phải thi công dầm cứng trước sau

đó mới lắp dây sau. Dầm cứng có thể thi công theo các phương pháp lao kéo trên đà giáo tạm.

B- CẦU DÂY VĂNG

I- LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Cầu dây văng cũng như cầu treo nhịp lớn chịu tải trọng lớn chỉ phát triển khi ngành công nghiệp luyện

thép phát triển. Cầu dây văng nhịp lớn đầu tiên qua sông Vltava ở Praha năm 1868 L=146.6 m

- Năm 1975 cầu St Nazaire L=404 m;

- Năm 1993 cầu Thượng Hải L=602 m ;

- Năm 1995 cầu Normandie L=856 m;

- Năm 1999 cầu Tatara(Japan) L=890 m.

II- ĐẶC ĐIỂM CHỊU LỰC CỦA CẦU DÂY VĂNG

- Bộ phận chịu lực chính của cầu dây văng là dây cáp làm bằng thép cường độ cao;

- Kết cấu cầu dây văng tồn tại 3 trạng thái nội lực:

+ Nội lực do tĩnh tải

+ Nội lực do hoạt tải

+ Nội lực dự trữ trong tiết diện

Nội lực do tĩnh tải là do kết cấu nhịp gây ra, kết cấu nhịp đủ lớn để chịu tĩnh tải và hoạt tải. Hoạt tải là

mục tiêu cần đạt cần phải nghiên cứu sao cho kết cấu có khả năng chịu hoạt tải ở mức cao nhất. Tĩnh tải

không phải là mục tiêu thiết kế nhưng lại quyết định giá thành công trình nên cần phải đạt cực tiểu .

Ngoài ra tồn tại một dạng nội lực do con người chủ động can thiệp vào là nội lực do điều chỉnh trong

quá trình thi công, chế tạo. Việc điều chỉnh nội lực nhằm cực tiểu mô men uốn tổng thể trong dầm cứng

là việc rất cần thiết và có hiệu quả cao. Trong nhiều trường hợp điều chỉnh nội lực có thể triệt tiêu nội

lực do tĩnh tải và một phần do hoạt tải đó là khái niệm ''tĩnh tải cho không'' và khi đó chỉ thiết kế tiết

diện theo nội lực do hoạt tải.

III-CÁC SƠ ĐỒ CẦU DÂY VĂNG

1. Cầu dây văng 1 nhịp

- Hai tháp cầu tựa trên 2 mố, dầm chủ một nhịp đặt trên 2gối cứng trên 2 mố, các gối đàn hồi là điểm

neo các dây văng. Hệ có đặc điểm chịu lực giống như cầu dây văng 3 nhịp.

- Nhược điểm :

+ Tồn tại 2 mố neo chịu lực ngang giống như cầu treo dạng Parabol 1 nhịp

+ Gối cố định trên mố neo chịu lực ngang đổi chiều khi tải trọng không đối xứng;

+ Dầm cứng ngoài chịu uốn còn chịu nén thay đổi dấu nên khó dùng dầm BTCT cho cầu dây văng 1 nhịp;

- Phạm vi sử dụng:

+ Áp dụng trong điều kiện địa chất đặc biệt

+ Cầu vượt qua thung lũng, 2 mố neo nằm trên đỉnh núi(cầu qua sông Arnc ở Italia)

- Khắc phục: Có thể kéo dài dầm chủ tạo thêm 2 nhịp biên đồng thời liên kết dây neo vào dầm chủ tạo

thành hệ không có lực đẩy ngang. Khi đó hệ 1 nhịp biến thành hệ 3 nhịp có nhịp biên ngắn( cầu Đak'rông

Quảng trị).

2. Cầu dây văng 3 nhịp

Sơ đồ cầu 3 nhịp có nhịp biên ngắn không có dây văng có các đặc điểm sau:

+ Hệ có độ cứng của các gối đàn hồi lớn do dây neo có chiều dài ngắn, góc nghiêng nằm trong vùng hợp

lý (450).

+ Nhược điểm cơ bản của hệ 3 nhịp, nhịp biên không có dây văng là chiều dài nhịp biên quá khác biệt so

với khoang dầm nhịp chính. Để đảm bảo góc nghiêng dây neo trong khoảng 450 thì chiều dài nhịp biên

lấy khoảng (1/4-1/5)L, với các cầu nhịp 200-300m thì chiều dài nhịp biên khá lớn gây mô men uốn lớn

cho nhịp giữa gây khó khăn cho việc đảm bảo tính đồng nhất của tiết diện dầm chủ trên toàn cầu.Ngoài

ra lực nhổ tại mố neo rất lớn

Cầu không có dây văng ở nhịp biên có độ cứng lớn hơn hệ ở nhịp biên có dây văng

- Cầu treo 3 nhịp, ở nhịp biên có dây văng : Có ưu điểm là sự làm việc của các khoang dầm nhịp biên ít

khác xa so với nhịp giữa .

3. Cầu treo 2nhịp

- Loại cầu này có đố cứng nhỏ nên ít sử dụng

- Do yêu cầu về kiến trúc hoặc phải vượt qua vùng có điều kiện địa chất, thuỷ văn đặc biệt hoặc cầu vượt

.

4. Cầu dây văng nhiều nhịp

IV-CẤU TẠO CẦU DÂY VĂNG

1. Cấu tạo cáp chủ

- Bộ phận chịu lực chính của cầu dây văng là các dây cáp xiên và dầm cứng

- Dây cáp làm bằng các sợi cáp cường độ cao xoắn hoặc song song

- Các sợi cáp làm bằng thép cường độ cao cường độ sợi thép lên đến 18 kN/mm¬2

- Các bó cáp làm bằng các sợi song song có mô đuyn đàn hồi cao hơn cáp xoắn nên biến dạng ít hơn và

chịu lực tốt hơn

- Trong các cầu dây văng nhịp không lớn lắm thì dùng cáp xoắn, cầu nhịp lớn thì dùng bó cáp từ các tao

song song bó lại

2. Cấu tạo tháp cầu

20 m thường bố trí 2 mặt- Số mặt phẳng dây : Khi bề rộng mặt cầu 7 60 mphẳng dây, khi cầu rộng

30 thì có thể bố trí 3 hay 4 mặt phẳng dây.Có thể bố trí 1 mặt phẳng dây và dầm cầu là tiết diện hình

hộp để chống xoắn tốt

- Vật liệu: Thép hoặc bê tông cốt thép

- Tháp mềm và tháp cứng

+Tháp mềm: Chân tháp là khớp với trụ hoặc móng, tháp không chịu mô men uốn theo phương dọc cầu.

Độ ổn định tĩnh học được đảm bảo bằng dây neo liên kết với đầu dầm chủ, với mọi trường hợp tải trọng

dây neo phải đảm bảo luôn chịu kéo(cầu Đak'rông , cầu Saint-Nazaire).Tháp mềm có kích thước theo

chiều dọc cầu tương đối nhỏ, độ cứng bé, theo phương dọc cầu tháp cầu làm việc như thanh 2 đầu

khớp.

+ Tháp cứng có tiết diện ngang tương đối lớn, độ cứng theo phương dọc cầu đủ lớn để hạn chế chuyển

vị ngang của đỉnh tháp và chịu lực ngang của các dây văng tháp cầu làm việc như thanh 1 đầu ngàm một

đầu tự do chịu nén uốn. Người ta tăng cường độ cứng cho tháp bằng cách dùng tháp chữ A hoặc chữ Y

ngược

- Tháp cầu bằng thép trong các cầu nhịp nhỏ thường làm tiết diện đặc, cầu lớn dùng tiết diện hình hộp

- Theo phương ngang tháp cầu được liên kết với nhau thành khung hoặc dàn hoa

- Nếu cầu lớn thì tháp cầu có dạng nhiều hộp

3. Cấu tạo dầm chủ

- Dầm cứng thường được cấu tạo dưới dạng 2 hoặc một số dầm, dàn hoặc một tiết diện hình hộp vừa

làm bản mặt cầu cho xe chạy vừa tăng độ cứng chống xoắn của dầm cầu.

- Chiều cao dầm cứng thường không đổi dọc theo chiều dài nhịp, trong trường hợp dầm cứng là dầm

liên tục hay mút thừa cũng có thể làm dầm có chiều cao thay đổi.

- Dầm cứng thường đặt trong mặt phẳng của dây chủ, các dây treo đứng liên kết trực tiếp vào dầm cứng,

tuy nhiên dầm cứng cũng có thể nằm ngoài mặt phẳng dây chủ khi đó dây treo đứng liên kết vào dầm

ngang hoặc cánh mút thừa.

- Trong các cầu dây văng hiện đại áp dụng nhiều loại mặt cầu thép kiểu bản trực giao rất nhẹ và tăng

cường độ cứng cho dầm .

- Tiết diện hình hộp có độ cứng chống xoắn rất tốt, có ảnh hưởng tốt đến ổn định khí động

- Nhằm giảm áp lực gió các mặt bên của hộp thường vát các góc để tăng khả năng thoát gió( Cầu

Normandie ở France L=856 m, B=23.6m, h=2,6m)

- Với cầu dây văng nhịp lớn thì dùng dàn cứng có nhiều ưu điểm đặc biệt là khả năng đảm bảo các điều

kiện ổn định khí động của hệ.

- Khi chiều rộng cầu lớn thì dầm ngang cũng làm dưới dạng dàn

- Trong một số nhịp lớn tải trọng nặng mặt cầu làm 2 tầng

- Trong cầu treo cho lực ngang truyền vào dầm cứng trong 1 số trường hợp dầm cứng bằng bê tông cốt

thép . Dầm cứng bằng bê tông cốt thép dạng hoặc hình hộp.chữ

Có thể phân dầm chủ thành 2 loại : Dầm chủ đơn năng và dầm chủ đa năng

a. Dầm chủ đơn năng: Tiết diện bất kỳ đặt trong các mặt phẳng dây chịu lực như biên chịu nén của dàn.

Loại này dùng cho cầu nhiều mặt phẳng dây.

b. Dầm chủ đa năng: Tiết diệng ngang có dạng một khối, một bản đặc, một hộp rỗng bằng bê tông cốt

thép hoặc bằng thép được gia cường bằng các sườn dọc và sườn ngang. Dầm chủ có khả năng chịu uốn

và chịu xoắn rất lớn rất cần thiết cho cầu có 1 mặt phẳng dây.

V-THI CÔNG CẦU DÂY VĂNG

- Một đặc điểm cơ bản của cầu dây văng là lắp dầm trước sau đó mới lắp dây

- Cầu dây văng thường vượt các nhịp rất dài, khi chưa lắp dây thì dầm rất mềm, mảnh không chịu được

tải trọng bản thân nếu không có các đà giáo chống đỡ do đó việc lắp đặt dầm chủ theo công nghệ lắp

ráp dầm liên tục phải chú ý đến độ mãnh của dầm

- Thi công cầu dây văng chủ yếu tập trung vào 3 hạng mục:

+ Thi công tháp cầu

+ Thi công dầm cầu

+ Lắp dây và điều chỉnh

1. Thi công tháp cầu

Thi công tháp cầu bằng thép : Đơn giản nhất là lắp dựng cả tháp bằng cần cẩu. Khi cầu nhỏ chiều cao

tháp thấp có thể dựng tháp bằng phương pháp cất vó

Thi công tháp cầu bằng bê tông cốt thép bằng phương pháp thi công toàn khối dùng ván khuôn leo hay

ván khuôn trượt

2. Thi công dầm

a. Thi công dầm chủ trên trụ tạm

b. Thi công dầm chủ nhờ dây thiên tuyến

c. Phương pháp lắp từng khoang nhờ dây thiên tuyến hoặc phao thuyền

d. Thi công hẫng dầm cứng

+ Lắp hẫng

+ Đúc hẫng

3. Thi công lắp đặt dây

- Lắp đặt dây văng làm từ các bó cáp lớn

- Lắp dây văng từ các tao cáp 7 sợi

C- SO SÁNH CẦU TREO & CẦU DÂY VĂNG

1- TÍNH ĐA DẠNG

Xét tổng thể cầu dây văng có hình dáng và kết cấu đa dạng hơn cầy treo

Giống nhau:

+ Cả cầu dây treo và cầu dây văng đều có dạng 1 nhịp, 2 nhịp, 3 nhịp và nhiều nhịp

+ Dầm cứng đa dạng vật liệu là bê tông hoặc thép

+ Tiết diện dầm cứng là chữ I, hình hộp, dạng thoát gió,dạng dàn.

+ Tháp cầu có thể ngàm ở chân hoặc khớp ở chân

+ Tiết diện tháp cầu có thể là đặc,chĩ I, chữ H, hộp, dàn

Tuy nhiên trong cầu treo loại 1 nhịp và 3 nhịp hay được sử dụng còn trong cầu dây văng 3 nhịp là hay

được sử dụng loại 2 nhịp ít được sử dụng

- Sự đa dạng của cầu treo thể hiện ở chổ tính đa dạng về mặt phân nhịp, cầu treo dầm mềm, cầu treo

dầm cứng. Cầu treo 3 nhịp có dầm cứng liên tục, dầm đơn giản gối tại các trụ, cầu treo 3 nhịp dây chủ

neo vào đầu dầm, nhịp biên có dây đeo hoặc không có dây đeo. Cầu treo có thể có 2 hay 3 mặt phẳng

dây không có cầu treo bố trí 1 mặt phẳng dây.

-Tính đa dạng về hình dáng kiến trúc của cầu dây văng thể hiện ở chổ ầu dây văng có 1,2 hoặc 3 mặt

phẳng dây; Sơ đồ bố trí dây rất nhiều: song song, đồng quy, rẽ quạt

2- ĐẶC ĐIỂM CHỊU TĨNH TẢI, HOẠT TẢI, TẢI TRỌNG ĐỘNG, GIÓ VÀ ĐỘ CỨNG

Cầu treo dây chủ có dạng Parabol nếu tải trọng phân bố trên suốt chiều dài dây thì dây chủ không biến

dạng về hình học.

Cầu treo dầm mềm hệ mặt cầu có độ cứng nhỏ, xét về mặt tĩnh học đây là hệ biến dạng hình học, khi

hoạt tải đi trên cầu thì dây cáp bị biến hình tuỳ theo vị trí của hoạt tải. Khi tải trọng đứng trên nữa nhịp

thì dây sẽ biến dạng và biểu đồ độ võng có hính chữ S.

Để khắc phục biến dạng hình học của mặt cầu, người ta dùng dầm cứng cho cầu treo gọi là cầu treo dầm

cứng. Dầm cứng có tác dụng phân bố đầu tải trọng tác dụng lên dây, và mức độ giảm tính biến dạng

hình học của dây khi chịu tải không đối xứng phụ thuộc vào độ cứng của dầm.

Ngoài việc phân bố tải trọng lên dây dầm cứng còn tham gia chịu tải, tải trọng phân bố lên dây và dầm tỷ

lệ với độ cứng chịu kéo của dây và chịu uốn của dầm. Sự có mặt của dầm cứng sẽ làm giảm nội lực trong

dây chủ và nói chung làm cho công trình tốn vật liệu hơn cầu dầm mềm.

- Để nâng cao hiệu quả cho cầu treo dầm cứng thường không cho dầm cứng chịu tĩnh tải bằng phương

pháp điều chỉnh nội lực hoặc tạo khớp tạm trên dầm cứng trong giai đoạn thi công.

- Cầu dây văng là hệ không biến dạng hình học, là hệ liên hợp dầm cứng chủ yếu chịu uốn và nén, dây

chủ yếu chịu kéo

- Một khác nhau cơ bản của cầu treo với cầu dây văng là cáp chủ và các dây cáp đeo luôn chịu kéo khi

chịu tải, trong khi đó cầu dây văng nếu ta không điều chỉnh nội lực thì các dây cáp có thể chịu kéo hoặc

chịu nén .

- Cầu treo 1 nhịp, 2 nhịp, 3 nhịp dây neo neo vào hố neo dầm chủ chỉ chịu uốn khi chịu tĩnh tải, hoạt

tải ... .Cầu dây văng dầm cứng ngoài chịu uốn còn chịu nén

Cả cầu dây treo và cầu dây văng đều nhạy cảm với tải trọng động, gió

VỀ ĐỘ CỨNG:

Cầu dây văng có độ cứng lớn hơn cầu dây võng: Vì cầu dây văng không có biến dạng hình học của dây,

dầm cứng yêu cầu nhỏ hơn .

Trong cầu dây văng độ cứng của dầm không ảnh hưởng lớn đến độ cứng của hệ như trong cầu dây võng

3- KHẢ NĂNG VƯỢT NHỊP

Cầu treo có khả năng vượt nhịp lớn hơn cầu dây văng.

Kỷ lục hiện tại của cầu dây văng là cầu Akashi- Kaykio nhịp 1990m, cầu dây văng Tatara nhịp 890 m

Người ta đã chứng minh cầu treo có thể vượt được nhịp trên 3000 m, trong khi cầu dây văng không thể

vượt nhịp lớn như vây được vì như thế thì tháp cầu rất là cao điều này làm cho cầu có độ cứng giảm rất

nhanh, dao động sẽ rất lớn dễ gây gãy đổ công trình. Ví dụ khi nhịp chính cầu dây văng dài 1500 m, góc

nghiêng dây giữa a=22 độ thì H=303m, dây cáp giữa dài khoảng 835m trong khi đó cầu Akashi- Kaikyo

H=283m

4- ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG

Thi công cầu treo qua các sông sâu, thung lũng không cần các đà giáo.

- Khi thi công cầu treo có hố neo bao giờ người ta cũng thi công hố neo, tháp cầu, mố cầu, cáp chủ trước

sau đó mới thi công dầm sau.

- Khi thi cống cầu dây văng thường thì người ta phải công mố cầu, tháp cầu, dầm cầu trước sau đó mới

lắp và căng kéo các dây văng. Tuy nhiên cũng có thể vừa thi công lắp hẫng các đốt dầm vừa thi công tháp

kết hợp lắp các dây văng cùng lúc như đã từng làm ở cầu Kiền

- Trong các cầu treo có dây cáp chủ neo vào đầu dầm cứng thì trình tự thi công là lắp dầm trước trên đà

giáo, sau đó mới lắp dây cáp chủ

6- PHẠM VI ÁP DỤNG

Cầu treo và cầu dây văng nhìn chung được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Có những cây cầu là biểu

tượng của một thành phố hay một đất nước.(cầu Golden Gate ở San Fransisco hay cầu Akashi- Kaikyo ở

Nhật Bản)

a) Cầu treo

+ Cầu treo 1 nhịp hay được sử dụng cho khẩu độ thường <1000 m

+ Cầu treo 2 nhịp ít sử dụng, chỉ sử dụng khi điều kiện địa chất đặc biệt ...

+ Cầu treo 3 nhịp có lực đẩy ngang hay được sử dụng

b) Cầu dây văng

Cầu dây văng 1 nhịp ít được sử dụng, chỉ sử dụng trong trường hợp đặt biệt do địa chất hoặc 1 yêu cầu

khách quan nào đó.

Cầu dây văng 2 nhịp ít sử dụng, chỉ sử dụng cho cầu vượt, do điều kiện địa chất đặt biệt hay do 1 yêu cầu

về kiến trúc nào đó

Cầu dây 3 nhịp sơ đồ dây rẽ quạt hay được sử dụng hiện nay

Cầu dây văng nhiều nhịp ít được sử dụng

Trong phạm vi nhịp dưới nhịp dưới 600m cầu dây văng sẽ kinh tế hơn cầu treo, còn đối với các nhịp lớn

hơn nữa dây văng sẽ rất dài nên bị võng dưới tác dụng của tải trọng bản thân, làm giảm độ cứng của hệ

do đó nó không còn giữ được ưu điểm đặc biết của hệ cầu treo