Nghiên cứu ảnh hưởng tiết diện dây văng đến sự phân bố nội lực trong cầu treo dây văng 3 nhịp 2 mặt phẳng dây

Cầu dây văng, loại cầu sử dụng các dây cáp được liên kết từ một hay nhiều cột tháp để treo hệ mặt cầu.. Một cầu treo dây văng điển hình có một hệ dầm liên tục với một hay nhiều cột tháp

- 1 -

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VĂNG 5

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CẦU TREO DÂY VĂNG TRÊN THẾ GIỚI: 5

1.2 SỰ PHÁT TRIỂN CẦU TREO DÂY VĂNG Ở VIỆT NAM: 10

CHƯƠNG 2: CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CẦU TREO DÂY VĂNG 15

2.1 SƠ ĐỒ HÌNH THÁI CỦA CẦU TREO DÂY VĂNG: 15

2.1.1 Cầu treo dây văng 1 nhịp: 15

2.1.2 Cầu treo dây văng 2 nhịp: 16

2.1.3 Cầu treo dây văng 3 nhịp: 17

2.1.4 Cầu treo dây văng nhiều nhịp: 17

2.2 SƠ ĐỒ VÀ SỰ PHÂN BỐ DÂY TREO: 18

2.2.1 Sơ đồ dây đồng quy: 18

2.2.2 Sơ đồ dây song song: 18

2.2.3 Sơ đồ dây rẽ quạt: 19

2.2.4 Sơ đồ dây liên hợp: 19

2.3 SỐ LƯỢNG DÂY – CHIỀU DÀI KHOANG DẦM: 20

2.3.1 Phương án ít dây khoang lớn: 20

2.3.2 Phương án nhiều dây khoang nhỏ: 20

2.4 SỐ MẶT PHẲNG DÂY: 21

2.4.1 Sơ đồ 1 mặt phẳng dây: 21

2.4.2 Sơ đồ 2 mặt phẳng dây: 22

2.4.3 Sơ đồ 3 mặt phẳng dây: 22

2.5 CÁC DẠNG THÁP CẦU: 23

2.6 DẦM CHỦ: 24

2.6.1 Dầm chủ đơn năng: 25

2.6.2 Dầm chủ đa năng: 25

2.7 CÁP DÙNG CHO DÂY VĂNG: 27

2.7.1 Sơ lược về tính toán cáp và các loại cáp: 27

2.7.2 Cáp gồm các thanh song song: 30

2.7.3 Cáp gồm các sợi song song: 31

2.7.4 Tao cáp: 32

2.7.5 Cáp kín: 33

2.7.6 Bó cáp: 34

2.7.7 Cấu tạo đầu neo: 35

2.8 CÁP DÂY VĂNG CỦA MỘT SỐ CẦU Ở VIỆT NAM : 36

2.8.1 Chi Tiết Cáp Dây Văng Cầu Lê Hồng Phong (Tỉnh Bình Thuận): 37

2.8.2 Chi Tiết Cáp Dây Văng Cầu Phú Mỹ (Tp HCM): 37

2.8.3 Chi tiết cáp dây văng cầu Mỹ Thuận (tỉnh Vĩnh Long): 39

2.8.4 Chi tiết cáp dây văng cầu Cần Thơ (Tp Cần Thơ): 40

2.9 PHẠM VI NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN: 42

CHƯƠNG 3: CÁC LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CẦU TREO DÂY VĂNG 43

3.1 THEO LÝ THUYẾT CỦA CƠ HỌC KẾT CẤU: 43

3.2 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN: 46

3.3 TÍNH TOÁN CẦU TREO DÂY VĂNG BẰNG MIDAS/CIVIL: 48

3.3.1 Tổng quan về phần mềm MIDAS/ Civil: 48

3.3.2 Các loại phần tử chính trong Midas/Civil: 49

3.3.3 Điều kiện biên trong Midas/Civil: 51

3.3.4 Mô hình hoá và phân tích kết cấu cầu treo dây văng bằng Midas/Civil:

53

3.3.5 Nội dung điều chỉnh nội lực cầu treo dây văng: 56

3.4 Một số công trình cầu đã được thiết kế, tính toán với MIDAS/Civil: 59

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TIẾT DIỆN DÂY VĂNG ĐẾN PHÂN BỐ NỘI LỰC TRONG CẦU TREO DÂY VĂNG 3 NHỊP 2 MẶT PHẲNG DÂY 62

4.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: 63

4.2 CÁC SƠ ĐỒ CẦU VỚI CÁC TRƯỜNG HỢP TIẾT DIỆN DÂY VĂNG KHÁC NHAU: 68

4.2.1 Sơ đồ 1: Các dây văng có tiết diện khác nhau 68

4.2.2 Sơ đồ 2: Các dây văng có tiết diện giống nhau 69

- 3 -

4.3 THÔNG SỐ VẬT LIỆU VÀ ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA CÁC BỘ

PHẬN KẾT CẤU: 70

4.3.1 Vật liệu: 70

4.3.2 Đặc trưng hình học các bộ phận kết cấu cầu: 71

4.4 CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG NGHIÊN CỨU: 73

4.4.1 Tĩnh tải phần 1: 73

4.4.2 Tĩnh tải phần 2: 73

4.4.3 Lực căng trước trong dây văng: 73

4.4.4 Hoạt tải xe ôtô thiết kế: 74

4.5 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN: 75

4.6 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN: 76

4.6.1 NỘI LỰC TRONG DÂY VĂNG: 76

4.6.1.1 Lực căng trước lớn nhất trong dây văng F x max: 76

4.6.1.2 Lực kéo lớn nhất trong dây văng F x : 78

4.6.1.2.1 Trường hợp tĩnh tải + lực căng trước trong dây văng: 78

4.6.1.2.2 Trường hợp tải trọng HL-93: 80

4.6.2 NỘI LỰC TRONG DẦM CHỦ: 82

4.6.2.1 Trường hợp tĩnh tải + lực căng trước trong dây văng: 82

4.6.2.1.1 Mômen uốn lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp biên My: 82

4.6.2.1.2 Mômen uốn lớn nhất trong dầm chủ tại vị trí trụ tháp My: 85

4.6.2.1.3 Mômen uốn lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp giữa My: 87

4.6.2.1.4 Lực cắt lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp biên Fz: 90

4.6.2.1.5 Lực cắt lớn nhất trong dầm chủ tại vị trí trụ tháp Fz: 92

4.6.2.1.6 Lực cắt lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp giữa Fz: 94

4.6.2.1.7 Lực dọc lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp biên Fx: 96

4.6.2.1.8 Lực dọc lớn nhất trong dầm chủ tại vị trí trụ tháp Fx: 98

4.6.2.1.9 Lực dọc lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp giữa Fx: 100

4.6.2.2 Trường hợp tải trọng HL-93: 103

4.6.2.2.1 Mômen uốn lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp biên My: 103

4.6.2.2.2 Mômen uốn lớn nhất trong dầm chủ tại vị trí trụ tháp My: 105

4.6.2.2.3 Mômen uốn lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp giữa My: 107

4.6.2.2.4 Lực cắt lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp biên Fz: 110

4.6.2.2.5 Lực cắt lớn nhất trong dầm chủ tại vị trí trụ tháp Fz: 112

4.6.2.2.6 Lực cắt lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp giữa Fz: 114

4.6.2.2.7 Lực dọc lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp biên Fx: 116

4.6.2.2.8 Lực dọc lớn nhất trong dầm chủ tại vị trí trụ tháp Fx: 118

4.6.2.2.9 Lực dọc lớn nhất trong dầm chủ tại nhịp giữa Fx: 120

4.6.3 NỘI LỰC TRONG TRỤ THÁP: 122

4.6.3.1 Trường hợp tĩnh tải + lực căng trước trong dây văng: 122

4.6.3.1.1 Mômen uốn lớn nhất trong trụ tháp My: 122

4.6.3.1.2 Mômen uốn lớn nhất trong trụ tháp Mz: 125

4.6.3.1.3 Mômen xoắn dương lớn nhất trong trụ tháp M + x: 127

4.6.3.1.4 Lực cắt lớn nhất trong trụ tháp Fy: 129

4.6.3.1.5 Lực cắt lớn nhất trong trụ tháp Fz: 131

4.6.3.1.6 Lực dọc lớn nhất trong trụ tháp Fx: 133

4.6.3.2 Trường hợp tải trọng HL-93: 135

4.6.3.2.1 Mômen uốn lớn nhất trong trụ tháp My: 135

4.6.3.2.2 Mômen uốn lớn nhất trong trụ tháp Mz: 137

4.6.3.2.3 Mômen xoắn lớn nhất trong trụ tháp Mx: 139

4.6.3.2.4 Lực cắt lớn nhất trong trụ tháp Fy: 141

4.6.3.2.5 Lực cắt lớn nhất trong trụ tháp Fz: 143

4.6.3.2.6 Lực dọc lớn nhất trong trụ tháp Fx: 145

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148

5.1 KẾT LUẬN: 148

5.1.1 Sơ đồ 1 (các dây văng có tiết diện khác nhau): 148

5.1.2 Sơ đồ 2 (các dây văng có tiết diện giống nhau): 149

5.2 KIẾN NGHỊ: 149

- 5 -

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CẦU TREO DÂY VĂNG TRÊN THẾ GIỚI:

Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của các nước trên

thế giới, kéo theo sự phát triển vượt bậc của cơ sở hạ tầng, công trình giao

thông cũng có những bước tiến khá dài Hình ảnh cây cầu treo dây văng gắn

liền với đặc trưng hay biểu tượng của từng vùng, từng quốc gia Cầu treo dây

văng mang dáng vẻ của một cây cầu hiện đại, nhưng thật ra những ý tưởng

của nó đã xuất hiện từ rất lâu

Cầu dây văng, loại cầu sử dụng các dây cáp được liên kết từ một hay

nhiều cột tháp để treo hệ mặt cầu Một cầu treo dây văng điển hình có một

hệ dầm liên tục với một hay nhiều cột tháp được đặt trên trụ cầu ở trong

khoảng giữa nhịp Từ các cột tháp các dây văng được tỏa xuống và đỡ hệ

dầm chủ

Ý tưởng đỡ một dầm bằng một hệ dây xiên tỏa xuống từ một cột buồm

hay một tháp đã xuất hiện từ thời cổ xưa khi người Ai Cập áp dụng ý tưởng

này cho các thuyền buồm của họ

Vào đầu năm 1617, Faus-tus Verantius, một kỹ sư ở Venice (Ý), đã phác

họa một cây cầu với nhiều dây xiên

Đến năm 1784, một thợ mộc nguời Đức, C.T Loescher, đã thiết kế một

cây cầu gỗ nhịp 32m gồm các thanh treo bằng gỗ gắn vào một cột tháp gỗ

Năm 1790 một công trình sư người Pháp là Poet đã đề nghị dùng 2 tháp

cầu cùng một hệ dây văng đỡ hệ mặt cầu của một cầu ba nhịp

Năm 1817, ý tưởng của Poet được thực hiện ở Anh trong một cầu người đi

bộ có nhịp chính 33.5m, hệ dầm mặt cầu được đỡ bằng các dây văng xuất

phát từ đỉnh tháp cầu, phía đối diện với các dây văng bố trí một dây neo

Năm 1868 ở Praha đã xây dựng một cầu treo dây văng qua sông Vltava có nhịp chính 146.6m

Năm 1883 đánh dấu sự ra đời của một cây cầu có giá trị nhất thế kỷ, cầu Brooklyn, New York, thiết kế bởi J Roebling Cây cầu này, với nhịp chính dài 486.5m, chiều dài toàn bộ là 1059.90m, cây cầu đầu tiên sử dụng thép thay cho sắt, với cường độ cao hơn gấp hai lần

Đến thế kỷ 20, loại cầu này mới được phát triển hơn do những kiến thức tính toán và vật liệu trước đó chưa phù hợp với loại cầu này

Năm 1925, Pháp đã xây dựng cầu treo dây văng qua sông Trie có nhịp chính 112m

Trong những năm 1950, việc phát triển vật liệu cáp cường độ cao cộng với những lợi ích về giá cả đã làm hồi phục sự quan tâm đối với cầu dây văng Các dây văng mới, được làm từ những tao thép cường độ cao, thép thanh hay sợi thép cường độ cao, có khả năng chịu tải lớn và dễ dàng lắp đặt Cầu treo dây văng hiện đại trở nên kinh tế hơn cho các cầu có khẩu độ nhịp nằm trong khoảng 180 đến 610m

Năm 1955, cầu Stromsund (Thụy Điển) do Dischinger thiết kế trở thành cây cầu treo dây văng hiện đại đầu tiên trên thế giới Cầu có dầm cứng liên tục ba nhịp làm bằng thép hợp kim và các dây văng làm bằng dây cáp cường độ cao Bản mặt cầu bằng bê tông cốt thép

Vào năm 1962, Morandi xây dựng một cây cầu bê tông dự ứng lực bắc qua hồ Maracaibo ở Venezuela

Năm 1963, cầu treo dây văng đầu tiên có dầm cứng bằng BTCT được xây dựng qua sông Đniep ở Kiep Cầu có nhịp chính dài 144m, khoang dầm d=20m

Năm 1964 ở Đức - cầu bắc qua sông Rhin, một mặt phẳng dây

- 7 -

Năm 1967 ở Italia - cầu Pôntrevera, nhịp chính 207.90m

Năm 1971 ở Libi - cầu qua thung lũng Vadienkup, nhịp chính 282m Năm 1972 ở Mỹ - cầu Pasco-Kennewich, nhịp chính 300m, khoang dầm 8.50m, hai mặt phẳng dây

Năm 1975 ở Pháp - cầu đầu tiên có dầm cứng bằng thép, nhịp chính 404m, tháp chữ A

Năm 1975 ở Trung Quốc - Cầu ở Tứ Xuyên, nhịp chính 75.84m

Năm 1976 ở Achentina - cầu qua sông Parana, nhịp chính 245m

Năm 1977 ở Pháp - cầu qua sông Seine, nhịp chính 320m, dầm chủ dạng hộp BTCT, lắp hẫng, một mặt phẳng dây

Năm 1985 ở Trung Quốc - cầu Mã Tích, nhịp chính 60m

Năm 1993 ở Trung Quốc - cầu Thượng Hải, nhịp chính 602m

Từ khi xuất hiện máy tính điện tử với các phương pháp tính toán thiết kế chính xác hơn, công nghệ vật liệu và phương pháp thi công hiện đại ra đời; cầu treo dây văng được quan tâm, nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới do tính ưu việt về mặt kỹ thuật, mỹ thuật và kinh tế đối với các cầu có đòi hỏi phải vượt nhịp lớn

Các kỷ lục về chiều dài nhịp chính liên tục bị phá vỡ trên thế giới, có thể kể đến một số cầu như sau:

¾ Cầu Normandie ở Pháp (hình 1.1): có nhịp chính dài 856m, hoàn thành vào năm 1995

Hình 1.1 Cầu Normandie, 1995

¾ Cầu Tatara ở Nhật Bản (hình 1.2): là cây cầu treo dây văng dài nhất thế giới được hoàn thành vào 1/5/1999, nhịp chính dài 890m

Hình 1.2 Cầu Tatara, 1999

Hình 1.3 Cầu Alamillo, 1992

¾ Cầu Rotterdam ở Hà Lan (hình 1.4): cũng mang màu sắc tương tự như cầu Alamillo

Hình 1.4 Cầu Rotterdam

¾ Cầu ở Bratislava - Cộng hòa Slovakia (hình 1.5): được xây dựng trên một con sông bên lề thành phố, trên tháp cầu có bố trí một quán ăn vừa gây ấn tượng, vừa tạo được một phần đối trọng cho phần tĩnh tải nhịp

Hình 1.5 Cầu ở Bratislava

Sự ra đời và phát triển cầu treo dây văng trên thế giới đã thu hút được lòng say mê, sáng tạo của các nhà khoa học và đã đạt được các thành tựu rất đáng tự hào

Trong phạm vi chiều dài nhịp nhất định thì cầu treo dây văng có thể vượt được nhịp lớn, do đó ít tốn kém cho kết cấu trụ, từ đó đảm bảo về mặt kỹ thuật và đảm bảo sự thông thoáng dưới dạ cầu Mặc khác với các bố trí số lượng mặt phẳng dây và sơ đồ bố trí dây treo có thể tạo được tính đa dạng và phong phú mà những cầu khác không có

1.2 SỰ PHÁT TRIỂN CẦU TREO DÂY VĂNG Ở VIỆT NAM:

Ở Việt Nam, cầu treo dây văng đầu tiên được xây dựng năm 1976 qua sông Đak’rông thuộc tỉnh Quảng Trị Cầu có chiều dài nhịp chính 129m, chiều rộng 7m+2x0.8m và đã bị sập tháng 2 năm 1999 do gỉ, đứt neo

- 11 -

Trong những năm gần đây, cùng với việc chuyển giao công nghệ từ nước ngoài, một số cầu treo dây văng đã được xây dựng: cầu Mỹ Thuận (Vĩnh Long), cầu Bính (Hải Phòng), cầu sông Hàn (Đà Nẵng), cầu Bãi Cháy (Quảng Ninh) và các cầu đang được xây dựng như cầu Rạch Miễu (Tiền Giang – Bến Tre), cầu Cần Thơ (Cần Thơ), cầu Phú Mỹ (Tp HCM) Ngoài

ra, nhiều dự án cầu treo dây văng đã và đang được nghiên cứu đầu tư như: cầu Nhật Tân (Hà Nội),

1.2.1 Cầu Mỹ Thuận:

Cách thành phố Hồ Chí Minh 125km về hướng Nam, cách cửa sông của đồng bằng sông Cửu Long 120km, là cầu treo dây văng nhịp lớn đầu tiên ở Việt Nam Sơ đồ nhịp dây văng: 150m + 350m +150m Bản mặt cầu bằng BTCT rộng 23.66m (4 làn xe và 2 lề bộ hành) Sơ đồ hai mặt phẳng dây văng, trụ tháp cao 120m hình chữ H Khổ thông thuyền cao 37.5m Phần cầu cạn dẫn vào cầu: 22 nhịp Hệ cáp dây văng gồm 128 bó cáp treo, sợi cáp song song, đường kính 15.7mm với 3 lớp bảo vệ ăn mòn Kích cỡ của cáp treo từ

22 ~ 67 tao/1 cáp Móng trụ tháp gồm 16 cọc khoan nhồi, đường kính 2.5m, L= 100m Thông xe vào ngày 21 tháng 5 năm 2000

Hình 1.6 Cầu Mỹ Thuận, Vĩnh Long, 2000

1.2.2 Cầu Bãi Cháy:

Nằm trên QL18, Hòn Gai - Bãi Cháy, tỉnh Quảng Ninh Điểm đầu ở Cái Lân, kết thúc tại ngã ba Kênh Liêm - Hạ Long Là cầu treo dây văng một mặt phẳng dây, kỷ lục thế giới với chiều dài 903m, chiều rộng: 25.3m (4 làn

xe cơ giới và 2 làn xe thô sơ) Số nhịp: 5 nhịp, nhịp chính dài 435m Khổ thông thuyền: 50m x 130m, bảo đảm cho tàu 5 vạn tấn Cầu có khả năng chịu động đất cấp 7 Khởi công vào ngày 18/5/2003, khánh thành vào ngày 2/12/2006 Điểm đặc biệt: hệ thống thang máy chạy dọc hai tháp chính, tạo điều kiện lý tưởng cho khách du lịch ngắm nhìn toàn cảnh vịnh Hạ Long

Hình 1.7 Cầu Bãi Cháy, Quảng Ninh, 2006

1.2.3 Cầu Cần Thơ:

Là cầu treo dây văng lớn nhất Đông Nam Á Cầu chính vượt sông Hậu dài 2.750m Chiều dài phần cầu treo dây văng: 40x2 + 150 + 550 + 150 + 40x2 = 1010m, với chiều dài nhịp chính 550m Rộng 23.10m (4 làn xe, 2 làn bộ hành, dải phân cách, lan can) Tĩnh không thông thuyền 39m Trụ tháp hình chữ A cao 173m tính từ mực nước lớn nhất, từ mặt cầu lên đỉnh tháp là

Hình 1.8 Cầu Cần Thơ

Đối với những cầu có nhịp trung bình, từ 150m đến 850m, thì cầu treo dây văng là một trong những lựa chọn hàng đầu So với cầu treo dây võng, thì cầu treo dây văng có nhiều ưu điểm: có độ cứng lớn hơn, ổn định chống xoắn và ổn định theo phương ngang cũng tốt hơn nhiều Điều này giúp cho cầu treo dây văng ổn định hơn dưới tác động của gió và các hiệu ứng khí động khác Các dây văng trong cầu treo dây văng căng hơn trong cầu treo dây võng, nên tạo ra sự ổn định hơn tại những điểm liên kết giữa dây văng và kết cấu mặt cầu, làm giảm chuyển vị Cầu treo dây văng mang đến một vẻ đẹp kiến trúc nổi bật, do sử dụng dây cáp đường kính nhỏ, kết cấu đầu neo cũng khá gọn gàng và sự lựa chọn đa dạng về hình dạng kết cấu, bao gồm sử dụng một hay nhiều mặt phẳng dây, với nhiều hình dạng: rẽ quạt, song song, đồng quy hay

hình sao Trụ tháp cũng thay đổi hình dạng một cách linh hoạt và độc đáo Đồng thời yêu cầu ít cáp hơn, thi công với nhiều đoạn dầm bê tông đúc sẵn hàng loạt, nên thời gian thi công nhanh Dẫn đến một kết quả có được một cây cầu với một chi phí hợp lý, và một vẻ đẹp không thể chối cãi được

Qua trình bày sơ bộ nêu trên có thể kết luận cầu treo dây văng đã được xây dựng nhiều trên thế giới Nhiều công trình cầu đã trở thành biểu tượng của thành phố và của đất nước Cầu treo dây văng bắt đầu được triển khai xây dựng nhiều tại Việt Nam, tuy nhiên việc triển khai phân tích, tính toán và thiết kế cũng như công nghệ chế tạo, lắp đặt vẫn còn đang trong giai đoạn

mới mẻ, còn đang chuyển giao công nghệ từ các nước khác Chính vì vậy việc nghiên cứu về cầu treo dây văng là cần thiết

- 15 -

DÂY VĂNG

2.1 SƠ ĐỒ HÌNH THÁI CỦA CẦU TREO DÂY VĂNG:

Cầu treo dây văng cũng như các loại cầu khác rất đa dạng về sơ đồ bố trí

nhịp, sau đây là các loại thông thường nhất hay được sử dụng:

2.1.1 Cầu treo dây văng 1 nhịp:

Là cầu treo dây văng trong đó hai (hoặc một) tháp cầu được dựng trên

hai (hoặc một) mố; dầm chủ một nhịp tựa lên hai gối cứng trên mố và các gối

đàn hồi là các điểm neo các dây văng; từ đỉnh tháp, dây neo được liên kết

vào mố neo đặt sâu trong nền đường (hình 2.1, hình 2.2)

Hình 2.1 Sơ đồ cầu treo dây văng một nhịp (2 tháp cầu)

Hình 2.2 Sơ đồ cầu treo dây văng một nhịp (1 tháp cầu)

Về sơ đồ kết cấu, hệ làm việc như một dầm liên tục tựa trên các gối đàn

hồi trung gian là các điểûm neo dây và các gối cứng trên mố và trụ, do đó hệ

có đặc diểm chịu lực như các cầu treo dây văng ba nhịp

Cầu treo dây văng một nhịp chỉ áp dụng cho những nơi có điều kiện địa

hình, địa chất đặc biệt

2.1.2 Cầu treo dây văng 2 nhịp:

Cầu treo dây văng hai nhịp được áp dụng cho những cầu qua sông không lớn lắm Cầu treo dây văng hai nhịp chủ yếu được chọn là do điều kiện địa hình, địa chất hoặc yếu tố mỹ quan quyết định

Cầu treo dây văng hai nhịp có thể có các nhịp bằng nhau, khi đó tháp cầu bố trí ở giữa, các dây văng bố trí đối xứng qua tháp cầu (hình 2.3)

Hoặc có thể các nhịp không bằng nhau, khi ấy trụ cầu bố trí lệch về một phía có thể thẳng đứng (hình 2.4), hoặc nghiêng (hình 2.5)

Trong trường hợp đặc biệt thì mới áp dụng cầu treo dây văng hai nhịp để giải quyết, còn trong trường hợp chung thì hệ cầu treo dây văng hai nhịp không mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật

Hình 2.3 Cầu treo dây văng hai nhịp đối xứng

Hình 2.4 Cầu treo dây văng hai nhịp bất đối xứng, trụ thẳng đứng

- 17 -

Hình 2.5 Cầu treo dây văng hai nhịp bất đối xứng, trụ nghiêng

2.1.3 Cầu treo dây văng 3 nhịp:

Cầu treo dây văng ba nhịp là một dầm liên tục tựa trên các gối cứng là mố và trụ và trên các gối đàn hồi là các nút treo dây văng Độ cứng của các gối đàn hồi phụ thuộc vào các yếu tố: diện tích và chiều dài dây, góc nghiêng

α của dây so với phương ngang, độ cứng và liên kết của dây neo

Cầu treo dây văng 3 nhịp là hệ có sơ đồ chịu lực hợp lý nhất về mặt kết cấu, mang tính mỹ quan, hài hòa Không phải xây dựng hố neo phức tạp

Hình 2.6 Cầu treo dây văng ba nhịp

2.1.4 Cầu treo dây văng nhiều nhịp:

Sơ đồ này hay dùng trong trường hợp những cầu dài bắt qua biển, nối từ đảo này sang đảo khác, địa hình, địa chất không phức tạp, để tránh xây dựng nhịp quá lớn, hoặc khi cần tăng cường khả năng chịu tải, nâng cấp hệ dầm cầu cũ bằng cầu treo dây văng thì vẫn dùng hệ nhiều nhịp

Hình 2.7 Cầu treo dây văng nhiều nhịp

2.2 SƠ ĐỒ VÀ SỰ PHÂN BỐ DÂY TREO:

Trong cầu treo dây văng có các sơ đồ bố trí dây treo cơ bản sau:

2.2.1 Sơ đồ dây đồng quy:

Các dây văng quy tụ tại 1 nút cố định trên tháp cầu, từ đó dây tỏa xuống neo vào dầm cứng tại 1 số điểm, tạo thành các gối đàn hồi của dầm liên tục (xem các hình 2.1, 2.3, 2.4, 2.5)

Sơ đồ này được dùng phổ biến và hiệïu quả cho các cầu ít dây, khoang lớn, khi đó cấu tạo các nút dây trên đỉnh tháp không quá phức tạp Tuy nhiên với các cầu hiện đại nhiều dây, khoang nhỏ thì cấu tạo đỉnh tháp rất phức tạp, lực cục bộ rất lớn, đặc biệt khi mỗi dây có một neo riêng liên kết với tháp

2.2.2 Sơ đồ dây song song:

Các dây văng mỗi bên tháp cầu song song với nhau, phân bố cách đều trên tháp cầu và neo vào các điểm trên dầm chính

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí dây song song

Theo sơ đồ này mỗi nút chỉ tập trung hai dây nên cấu tạo neo đơn giản Các liên kết dây văng vào dầm cứng nhờ có cùng góc nghiêng như nhau, nên có cùng một loại cấu tạo dễ định hình hóa

- 19 -

2.2.3 Sơ đồ dây rẽ quạt:

Là sơ đồ dây trung gian giữa hai sơ đồ đồng quy và song song, trong đó từng cặp dây thường được phân bố trên tháp cầu với khoảng cách nhỏ nhất để cấu tạo, lắp đặp và điều chỉnh chiều dài dây Cách này vừa tranh thủ được góc nghiêng lớn hơn cho các dây trung gian và tránh tối đa tháp cầu bị uốn ngang

Hình 2.9 Sơ đồ bố trí dây rẽ quạt

2.2.4 Sơ đồ dây liên hợp:

Ngoài ba sơ đồ cơ bản đã nêu trên, tuỳ theo đặc điểm cấu tạo của từng cầu có thể áp dụng các sơ đồ dây liên hợp như : Sơ đồ song song-đồng quy, sơ đồ đồng quy – rẽ quạt, sơ đồ hình sao …

Hình 2.10 Sơ dồ bố trí dây liên hợp

2.3 SỐ LƯỢNG DÂY – CHIỀU DÀI KHOANG DẦM:

Một trong những đặc tính của cầu treo dây văng là số lượng dây và chiều dài các khoang dầm Các dây neo vào dầm chủ, chia dầm thành nhiều khoang, khi số lượng dây tăng, chiều dài khoang dầm giảm, trị số mômen cục bộ trong phạm vi khoang cũng giảm Khoang dầm nhỏ, số lượng dây nhiều, cấu tạo neo sẽ đơn giản, công nghệ lắp đặt dầm chủ và dây dễ dàng hơn Tuy nhiên dây nhiều làm cho việc điều chỉnh nội lực phức tạp

Hiện nay tồn tại hai phương hướng lựa chọn số lượng dây và chiều dài khoang: dây ít – khoang lớn và dây nhiều - khoang nhỏ

2.3.1 Phương án dây ít - khoang lớn:

Phương án này được áp dụng cho hầu hết các cầu xây dựng vào thời kỳ đầu phát triển khi công nghệ đúc hẫng chưa trở thành công nghệ thống soái trong xây dựng cầu treo dây văng, đồng thời chưa tích lũy được đầy đủ kinh nghiệm về điều chỉnh nội lực Các cầu treo dây văng được xây dựng trong những năm 1960 – 1970 thường dùng hệ dây ít – khoang lớn để xây dựng các cầu có nhịp chính khoảng 200 – 300m với chiều dài khoang:

+ Dầm thép: d = 20-70m

+ Dầm bê tông cốt thép: d = 15-25m

2.3.2 Phương án dây nhiều - khoang nhỏ:

Thực tế xây dựng cầu treo dây văng những năm gần đây cho thấy rõ khuynh hướng tăng chiều dài nhịp cùng với việc giảm chiều dài khoang dầm Giảm chiều dài khoang dầm sẽ làm giảm mômen uốn cục bộ trong phạm vi khoang, phù hợp với công nghệ thi công đúc hẫng không cần giàn giáo cũng như không phụ thuộc vào các điều kiện môi trường như khí tượng, thủy văn trên sông Ngoài ra dầm cứng bằng BTCT, khoang nhỏ vừa thích hợp với chiều dài của đốt bê tông vừa làm cho cấu tạo neo đơn giản do lực tác dụng

+ Dầm bê tông cốt thép: d = 3-10m

2.4 SỐ MẶT PHẲNG DÂY:

Trong cầu treo dây văng có các sơ đồ mặt phẳng dây như sau:

2.4.1 Sơ đồ 1 mặt phẳng dây:

Loại này có ưu điểm là thông thoáng tầm nhìn cho người tham gia giao thông Tuy nhiên nó lại có nhược điểm là khả năng chống xoắn thấp, lực tập trung của dây tại vị trí neo vào dầm lại lớn, đòi hỏi dầm có kích thước đồ sộ, không mang lại hiệu quả kinh tế đặc biệt với các cầu rộng

Hình 2.11 Sơ đồ một mặt phẳng dây

2.4.2 Sơ đồ 2 mặt phẳng dây:

Loại này có ưu điểm là khả năng chống xoắn kết cấu dầm chính tốt Tuy nhiên nó có nhược điểm là tạo cho người tham gia giao thông cảm giác khoảng không bị thu hẹp

Hình 2.12 Sơ đồ hai mặt phẳng dây

2.4.3 Sơ đồ 3 mặt phẳng dây:

Khi chiều rộng cầu lớn, nếu dùng hai mặt phẳng dây thì hệ mặt cầu sẽ rất đồ sộ, nặng nề, tốn vật liệu Khi đó có thể bố trí nhiều mặt phẳng dây

Hình 2.13 Sơ đồ ba mặt phẳng dây

- 23 -

Qua phân tích ưu nhược điểm cầu treo dây văng với các mặt phẳng dây nêu trên, ta thấy cầu treo dây văng hai mặt phẳng dây có tính ưu việt nổi trội và hiện đang được ứng dụng rộng rãi nhất

2.5 CÁC DẠNG THÁP CẦU:

Tháp cầu là bộ phận quan trọng có tính quyết định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và độ an toàn của công trình Tháp cầu chịu toàn bộ tĩnh tải và hoạt tải tác dụng lên kết cấu nhịp Hình dạng trụ tháp phụ thuộc vào một số yếu tố chính như:

+ Khẩu độ nhịp và chiều rộng mặt cắt ngang cầu

+ Số mặt phẳng dây (một hay hai mặt phẳng dây), cách neo dây + Khả năng chịu lực và độ ổn định động của hệ dầm, dây và tháp + Tính đơn giản cho thi công

Trong cầu treo dây văng thường có các dạng tháp cầu như sau: dạng chữ

H, dạng chữ A, dạng chữ Y ngược, dạng kiểu hình thang

Hình 2.14 Tháp cầu dạng hình thang và dạng chữ A, Y ngược

Tháp cầu dạng chữ H: là dạng tháp gồm hai cột thẳng đứng nằm sát mép ngoài dầm, mỗi cột tháp nằm trong một mặt phẳng dây, làm việc chịu

nén uốn theo phương ngang như thanh có một đầu ngàm, một đầu tự do Theo phương dọc do có các dây neo nên tháp làm việc như thanh có một đầu ngàm, một đầu tựa trên gối đàn hồi Với các cầu nhịp lớn tháp cao sẽ làm việc bất lợi về mặt ổn định nên phía trên đỉnh tháp có thể bố trí thêm một dầm ngang để tăng độ ổn định (hình 2.15)

Hình 2.15 Tháp cầu dạng chữ H

Tháp cầu dạng chữ A, chữ Y: tháp loại này gồm hai cột xiên, được chập vào nhau trên đỉnh tháp Dạng tháp này làm tăng độ cứng chống xoắn và độ ổn định của cầu Do dây văng xiên nên tạo được lực nén trước cho toàn bộ hệ mặt cầu Nhược điểm của loại này là thi công khá phức tạp (hình 2.14 b, c)

Tháp cầu dạng hình thang: đây là dạng kết hợp của dạng tháp chữ A và H dạng này khai thác các ưu điểm của hai dạng trên như: thi công không khó, cấu tạo các điểm neo cáp trên đỉnh tháp đơn giản, phù hợp với sơ đồ bố trí móng cọc, kết cấu có độ cứng lớn (hình 2.14 a)

- 25 -

2.6.1 Dầm chủ đơn năng:

Dầm chủ đơn năng bao gồm các khối dầm chủ có tiết diện bất kỳ, đặt trong các mặt phẳng dây, chịu lực như biên chịu nén của dàn

Trong dầm có dầm chủ đơn năng, các bộ phận của hệ mặt cầu làm việc độc lập với nhau, dầm chủ làm việc như một biên cứng của dàn chủ yếu chịu nén và chịu uốn trong mặt phẳng thẳng đứng, khả năng chống xoắn chủ yếu

do các dầm ngang và hệ dây đảm nhiệm, dầm mặt cầu và bản làm việc cục bộ theo nhịp của bản, dầm dọc, dầm ngang Các dầm chủ đơn năng chỉ được dùng trong cầu có nhiều mặt phẳng dây

Dầm chủ đơn năng có thể được cấu tạo bằng thép, dàn thép hoặc dầm bêtông cốt thép (BTCT)

2.6.2 Dầm chủ đa năng:

Dầm chủ đa năng bao gồm các khối dầm chủ có dạng một khối, một bản đặc hoặc một hộp rỗng bằng BTCT hay bằng các tấm thép được gia cường bằng các sườn dọc, ngang Dầm chủ có chiều cao lớn, có chức năng chịu lực cục bộ cũng như tổng thể, không phân biệt rõ dầm chủ và hệ dầm mặt cầu Dầm chủ đa năng có thể làm bằng thép hoặc bêtông cốt thép

2.6.2.1 Dầm chủ đa năng bằng thép:

Trong cầu treo dây văng, dầm chủ đa năng bằng thép đầu tiên được áp dụng trong hệ cầu một mặt phẳng dây Với cầu một mặt phẳng dây thì khả năng chống xoắn của cầu chịu tải lệch tâm hoàn toàn do dầm chủ mặt cầu đảm nhiệm Để có độ cứng chống xoắn lớn, tiết diện phải có dạng hộp kín cấu tạo bằng các tấm thép có sườn và có chiều cao tương đối lớn Mặt cầu có thể làm bằng bản thép trực hướng

Cấu tạo tiết diện dạng hộp dựa trên nguyên lý tất cả vật liệu cấu tạo thành tiết diện đều tham gia chịu lực tổng thể cũng như cục bộ Ngoài các

dây văng neo vào giữa dầm chủ tạo điều kiện thuận cho việc truyền lực nén lên toàn tiết diện (hình 2.16)

Hình 2.16 Mặt cắt ngang dầm hộp thép đa năng

2.6.2.2 Dầm chủ đa năng bằng BTCT:

Các tiết diện dầm chủ đa năng bằng BTCT trong cầu treo dây văng thường có dạng một hộp rộng suốt chiều ngang cầu Để tránh phải thực hiện các mối nối trong thi công, đảm bảo tính toàn khối, tính đồng nhất, dầm chủ

đa năng bằng BTCT thường được thực hiện theo phương pháp đúc hẫng tại hiện trường

Về nguyên tắc chịu lực, dầm chủ đa năng bằng BTCT có hình khối giống như dầm thép, tuy nhiên để đảm bảo thuận lợi cho công nghệ đổ bêtông hẫng, khi thiết kế cấu tạo và định chiều dày các tường, bản còn lưu ý để dễ đổ bêtông, dễ đầm nén, bảo dưỡng, dễ tháo lắp ván khuôn và tránh đổ bêtông nhiều đợt cho mỗi khoang

Tiết diện đơn giản nhất theo quan điểm thi công là tiết diện bản đặc hình chữ nhật, có dây văng neo ở hai biên dầm Tiết diện bản đặc tạo điều kiện đúc hẫng đơn giản nhất trên dàn giáo treo, tuy nhiên khi cần tăng chiều cao để tăng độ cứng thì khối lượng vật liệu và trọng lượng bản thân tăng rất nhanh Để đảm bảo phân bố vật liệu trong tiết diện hợp lý, có thể tăng chiều cao, khoét rỗng lòng tạo thành tiết diện hộp (hình 2.17)

- 27 -

Hình 2.17 Mặt cắt ngang dầm đa năng BTCT dạng hộp kín

2.7 CÁP DÙNG CHO DÂY VĂNG:

2.7.1 Sơ lược về tính toán cáp và các loại cáp:

Trong cầu treo dây văng các dây làm việc chịu kéo, phản lực của các gối

tựa đàn hồi có trị số không đổi theo độ cứng của dầm chủ nội lực lớn nhất

ứng với tổ hợp hoạt tải phủ kín cầu Vậy nội lực dây văng thoải nhất ở giữa

nhịp dưới tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải có thể xác định theo công thức sau:

max

( ).( )2sin

g g

g q d d S

α

+ +

Trong đó :

™ g, q: tải trọng tĩnh và hoạt tải tính toán phân bố đều trên toàn cầu

™ d, dg: chiều dài hai khoang dầm nằm kề nút dây thoải nhất

™ αg : Góc nghiêng của dây văng thoải nhất ở khu vực giữa nhịp

Nội lực của các dây văng còn lại trong phạm vi nhịp được xác định theo:

max

sinsin

g i

i

S S α

α

Riêng dây neo sẽ làm việc bất lợi nhất khi hoạt tải đứng kín nhịp giữa, do

đó nội lực trong dây neo được xác định theo công thức sau:

0 0

0

cos cos

™ S i t: Nội lực trong dây văng thứ i do tĩnh tải, thay đổi từ 2 đến k (k là

dây thứ k ở giữa nhịp)

™ S i h: Nội lực trong dây văng thứ i do hoạt tải, thay đổi từ j đến k (j, k

là dây đầu và dây cuối ở nhịp chính tính từ tháp cầu ra giữa sông)

™ αi : Góc nghiêng của dây thứ i, thay đổi từ j đến k

™ α0: Góc nghiêng của dây neo

Tiết diện của các dây văng được xác định theo công thức:

i i

S A f

Trong đó:

™ Si: Nội lực do tĩnh tải và hoại tải trong dây văng, xác định với các

hệ số tương ứng theo quy phạm hiện hành

™ f: Cường độ tính toán của vật liệu làm dây

Các công thức trên xuất phát từ điều kiện sử dụng hết khả năng làm việc

của dây (trường hợp dây nhiều khoang nhỏ) Theo đó tiết diện của tất cả các

dây văng có thể khác nhau

Có nhiều loại cáp dùng làm dây văng nhưng hầu hết đều được chế tạo từ

thép cường độ cao Tùy theo kết cấu bó, phương pháp chế tạo có các loại cáp

sau:

™ Thép thanh: là các thanh thép có đường kính lớn, chiều dài hạn chế

(do điều kiện chế tạo và vận chuyển) (hình 2.18a)

™ Cáp kín: cấu tạo giống tao cáp nhưng các sợi thép ở các lớp ngoài có tiết diện hình thang và hình chữ Z ép sít vào nhau khi cuốn quanh lõi (hình 2.18d)

™ Bó cáp: là tổ hợp của nhiều tao quấn xoắn ốc quanh một lõi là một tao hoặc một bó cáp nhỏ (hình 2.18e)

™ Cáp có sợi song song: là bó các sợi thép đặt song song xếp theo hình chữ nhật, hình lục giác hoặc hình tròn (hình 2.18g)

Hình 2.18 Các loại cáp dùng làm dây văng a) Thép thanh; b) Thép sợi; c) Tao cáp; d) Cáp kín;

e) Bó cáp; g) Cáp có sợi song song

Bảng 2.1 sau giới thiệu môt số tính chất cơ bản của các loại cáp thường dùng trong cầu treo dây văng:

Bảng 2.1 Các loại cáp dùng trong cầu treo dây văng

2.7.2 Cáp gồm các thanh song song:

Cáp được cấu tạo từ các thanh thép đặt song song với nhau trong một ống thép và được định vị bằng các vách ngăn bằng chất dẻo PE Trong quá trình lắp đặt, các thanh thép có thể tự do trượt dọc theo tuyến dây, nên việc căng kéo có thể thực hiện một cách đơn giản cho từng thanh Sau khi căng kéo xong có thể bơm vữa xi măng trong lòng ống, đảm bảo ống thép cùng tham gia chịu lực Việc nối liên tục thường thực hiện qua ống nối ren răng (hình 2.19b)

- 31 -

Hình 2.19 Các dạng thép thanh dùng làm dây văng a) Thép thanh d=16mm cuốn trong ru-lô; b) Thép thanh d=26.5; 32 và 36mm

2.7.3 Cáp gồm các sợi song song:

Là bó các sợi thép đặt song song xếp theo hình chữ nhật, hình lục giác hoặc hình tròn (hình 2.20)

Hình 2.20 Các dạng bó dây có sợi song song a,b) Bó dây gồm các sợi đơn; c) Bó dây có tiết diện chữ nhật

d,e) Bó dây dạng lục giác; b) Bó dây có tiết diện tròn

2.7.4 Tao cáp:

Tao cáp là một bó các sợi thép cường độ cao đường kính từ 4.5 đến 7mm quấn xoắc ốc một hay nhiều lớp quanh một sợi thép nằm chính giữa gọi là lõi, mỗi lớp có vòng xoắn ngược chiều nhau để cáp khỏi bị tởi khi chịu lực Như vậy sẽ có các bó cáp một tao với số sợi lần lượt như sau: 1; 1+6=7; 7+(2*6)=19; 19+(3*6)=37; 37+(4*6)=61; 61+(5*6)=91; 91+(6*6)=127 v.v , trong đó tao 7 sợi gồm 1 lõi và 6 sợi quấn xung quanh được gọi là tao đơn

Hiện nay các tao cáp đơn được ứng dụng rộng rãi cho kết cấu BT ứng suất trước và cầu treo dây văng vì cáp tao đơn dễ vận chuyển, dễ lắp đặt và thích hợp với hệ neo thông dụng nhất hiện nay là neo kẹp Mỗi tao đơn gồm 7 sợi thép, đường kính mỗi sợi từ 4.5 đến 7mm, đường kính ngoài của mỗi tao là: 12.7mm; 15.2mm hoặc 17.8mm Bảng 2.2 trình bày các tính chất đặc trưng của tao cáp, bảng 2.3 trình bày thông số kỹ thuật của một số bó cáp thông thường

Bảng 2.2 Tính chất của tao cáp

Cường độ ở 0.2% (MPa) (1500)*

1640 (1700)*

(1500)*

1670 (1700)*

(1500)*

1570 (1700)*

(1500)*

1590 (1700)*Cường độ cực hạn βz (MPa) (1700)*

1820 (1900)*

(1700)*

1860 (1900)*

(1700)*

1770 (1900)*

(1700)*

1770 (1900)*

* : Trị số cực hạn đảm bảo của một số hãng

+: tao cáp thường dùng

- 33 -

Bảng 2.3 Các chỉ tiêu của các bó cáp thông dụng

Đường kính

danh định

(mm)

Tải trọng giới hạn (βz) (kN)

Tải trọngsử dụng (0.45βz) (kN)

Tải trọnggiới hạn (βz) (kN)

Tải trọngsử dụng (0.45βz) (kN)

Tải trọng giới hạn (βz) (kN)

Tải trọngsử dụng (0.45βz) (kN)

17.8 12772.4 5747.6 21057.2 9475.7 31413.2 14135.9 Hiện nay các tao cáp đơn 7 sợi được chế tạo ở nhiều hãng, nhiều nước

với giá cả rất khác nhau Ở Việt Nam hiện có nhiều hãng chào hàng như VSL

(Thụy Sĩ), Freyssinet (Pháp), OVM (Trung Quốc) v.v

Hình 2.21 Tao cáp dùng cho cầu treo dây văng của hãng PWS

2.7.5 Cáp kín:

Cáp kín là tổ hợp của các sợi thép tròn, hình thang và hình chữ Z Thông

thường lõi là một tao cáp gồm các sợi tròn, quanh lõi là vài lớp dây tiết diện

hình thang và ngoài cùng là các lớp dây tiết diện Z (hình 2.22)

Hình 2.22 Cáp kín dùng cho cầu treo dây văng của hãng PWS

Đối với cầu treo dây văng cáp kín được sử dụng có lợi khi không cần đặt dây trong ống và bơm vữa bảo vệ, khi cần giảm kích thước neo và khi cần đặt dây qua tháp cầu để bỏ neo trung gian tại tháp Tuy nhiên hệ có dây vắt qua tháp cầu có nhiều nhược điểm do khó thay dây khi bị gỉ hoặc cần thay thế khi có sự cố, đặc biệt khi vấn đề chống gỉ chưa được giải quyết triệt để

2.7.6 Bó cáp:

Bó cáp là tổ hợp của nhiều tao quấn quanh một lõi, có thể là một tao hay một bó cáp (hình 2.23)

Hình 2.23 Bó cáp dùng cho cầu treo dây văngcủa hãng PWS

Việc chọn các loại cáp cho cầu treo dây văng cần dựa vào lực kéo đứt, khả năng chịu mỏi cũng như các yêu cầu về chế tạo, lắp đặt thi công và cuối cùng là yêu cầu kinh tế cũng như ưu tiên sử dụng các vật liệu sẵn có Trong thực tế hiện nay người ta thường dùng các bó cáp với các tao cáp có đường

kính danh định 12.7mm, 15.2mm, 15.7mm, 17.8mm…

- 35 -

2.7.7 Cấu tạo đầu neo:

Đầu neo có cấu tạo, hình dáng, kích thước phụ thuộc vào kích thước dây

văng và phương pháp căng kéo Đầu neo cần được thiết kế, chế tạo để đủ

khả năng chịu lực kéo đứt của dây mà không vượt quá giới hạn chảy của vật

liệu đầu neo Đầu neo có thể liên kết khớp (hình 2.24a, b, c) hoặc liên kết

cứng (hình 2.24d, e) với dầm chủ và tháp cầu

Tuỳ theo chức năng, có thể phân biệt hai loại đầu neo: đầu neo cố định

và đầu neo di động Đầu neo cố định không có khả năng thay đổi chiều dài

sau khi lắp đặt Đầu neo di động có khả năng thay đổi chiều dài dây, tạo điều

kiện căng chỉnh trong quá trình thi công cũng như khai thác

Đầu neo cố định có thể trực tiếp tựa lên dầm chủ hoặc tháp cầu qua mấu

neo vành khuyên (hình 2.24a, b) hoặc qua các lỗ rỗng (hình 2.24e)

Đầu neo di động thường được thiết kế trên nguyên tắc các thanh ren răng

dạng bu lông hoặc tăng đơ, trên thân neo khoan sẵn các lỗ để liên kết với các

bu lông, qua đó neo vào kết cấu (hình 2.24c), hoặc tạo điều kiện thay đổi

chiều dài dây (hình 2.24d) Có trường hợp neo được kích điều chỉnh chiều dài

và chêm chèn bằng các bản thép để cố định chiều dài dây (hình 2.24e)

Hình 2.24 Các dạng liên kết đầu neo a) neo cố định; b) neo cố định bằng chốt; c) neo di động ren răng lên thân neo;

d) neo di động qua các bu lông; e) chêm chèn cố định vị trí neo

Hình 2.25 Cấu tạo các loại đầu neo

2.8 CÁP DÂY VĂNG CỦA MỘT SỐ CẦU Ở VIỆT NAM :

Nội dung phần này trình bày sơ đồ bố trí cáp và cáp một số cầu đã và đang xây dựng ở Việt Nam như cầu Lê Hồng Phong, cầu Phú Mỹ, cầu Mỹ Thuận, cầu Cần Thơ

- 37 -

2.8.1 Chi Tiết Cáp Dây Văng Cầu Lê Hồng Phong (Tỉnh Bình Thuận):

Sơ đồ bố trí dây văng cầu Lê Hồng Phong theo hình rẽ quạt với hai mặt

phẳng dây cách nhau 9.94m Chiều dài phần cầu dây văng: L = 24 + 52 + 24

= 100m Khổ cầu 6 + 2x1.5 = 9m, bề rộng toàn bộ mặt cầu B = 11.3m Phần

dây văng: mỗi cáp dây văng có 4 bó, mỗi bó có số tao được ghi như trên hình

2.27

Hình 2.26 Bố trí cáp dây văng cầu Lê Hồng Phong

2.8.2 Chi Tiết Cáp Dây Văng Cầu Phú Mỹ (Tp HCM):

Đây là cầu treo dây văng có quy mô lớn nhất Việt Nam với tổng chiều

dài cầu là 2031 mét (cầu Mỹ Thuận chỉ 1550 mét), gồm: 705 mét cầu treo

dây văng (có khổ cầu rộng 27.5 mét với tĩnh không thông thuyền 45 mét và

khổ thông thuyền 250 mét) và 1.326 mét cầu dẫn có kết cấu bê tông cốt thép

dầm super T (rộng 26.2 mét) Chiều dài phần cầu treo dây văng: 162.5 + 380

+ 162.5 = 705m

Các tao cáp dây văng kiểu Freyssinet 7 sợi, đường kính danh định 15.7 mm Diện tích danh định 1 tao 150 mm2 Trọng lượng 1 tao 1.18 kg/m Cường độ chịu kéo cực hạn fu = 1860 MPa

190.000 162.500

DÂY SỐ 218 DÂY SỐ 201

Dây số 110 111 112 113 114 115 116 117 118 Số tao 41 42 44 45 47 51 62 68 80

Dây số 201 202 203 204 205 206 207 208 209 Số tao 26 26 26 29 30 33 35 37 39 Dây số 210 211 212 213 214 215 216 217 218 Số tao 41 43 45 46 49 51 54 58 70

- 39 -

2.8.3 Chi tiết cáp dây văng cầu Mỹ Thuận (tỉnh Vĩnh Long):

Sơ đồ bố trí dây văng cầu Mỹ Thuận theo hình rẽ quạt (semi-hanp) với hai mặt phẳng dây cách nhau 18.6m Các cặp dây văng (thượng, hạ lưu) được bố trí đối xứng qua mặt phẳng thẳng đứng đi qua tim dọc của cầu Góc nghiêng của dây văng so với phương nằm ngang nhỏ nhất (dây văng ngoài cùng) là 31.031o, và lớn nhất (dây văng gần tháp cầu nhất của nhịp biên) là 77.39o Dây văng ngoài cùng của hai nhịp biên được liên kết với hệ dầm cầu tại điểm cách tim trụ neo 5.0m về phía cầu dẫn

Toàn cầu có 128 dây văng chia thành 8 nhóm, mỗi nhóm có 16 dây Dây văng ngoài cùng nhịp biên có số tao lớn nhất (67 tao), dây văng thuộc nhịp chính gần tháp cầu nhất có số tao nhỏ nhất (22 tao) Các tao cáp kiểu Freyssinet 7 sợi, đường kính danh định 15.7mm

DÂY SỐ 1 DÂY SỐ 32

DÂY SỐ 32

DÂY SỐ 17 DÂY SỐ 16

DÂY SỐ 1

L TRỤ THÁP PHÍA BẮC

C TRỤ 12

TRỤ THÁP PHÍA NAM

Hình 2.28 Sơ đồ bố trí cáp dây văng cầu Mỹ Thuận

Dây số 1 2 3 4 5 6 7 8 Số tao 67 56 50 38 34 34 34 34 Dây số 9 10 11 12 13 14 15 16 Số tao 32 31 29 28 27 26 24 23 Dây số 17 18 19 20 21 22 23 24 Số tao 22 23 23 24 26 27 29 31 Dây số 25 26 27 28 29 30 31 32 Số tao 31 34 36 39 40 42 46 60

2.8.4 Chi tiết cáp dây văng cầu Cần Thơ (Tp Cần Thơ):

Theo phương pháp truyền thống các sợi thép bện thành tao rồi kéo và

neo từng tao trước khi cố định cả bó cáp dây văng Trong cầu Cần Thơ, toàn

bộ bó cáp dây văng được chế tạo sẵn trong nhà máy rồi căng kéo và neo trên

công trường chứ không phải kéo từng tao Sơ đồ bố trí cáp được thể hiện trên

hình 2.30, các thông số kỹ thuật chính của cáp được trình bày trong bảng sau:

Bảng 2.5 Các thông số và cấu tạo cáp dây văng cầu Cần Thơ