Cầu dây văng là loại kết cấu liên hợp gồm một hệ dầm liên tục bằng thép hoặc bê tông cốt thép liên kết với các trụ tháp thông qua các cáp thép đóng vai trò dây treo [dây văng]. Cầu có thể có 1 hay nhiều tháp cầu [trụ tháp].
CẦU DÂY VĂNG KHẨU ĐỘ LỚN
Cầu dây văng là loại kết cấu liên hợp gồm một hệ dầm liên tục bằng thép hoặc bê tông cốt thép liên kết với các trụ tháp thông qua các cáp thép đóng vai trò dây treo [dây văng]. Cầu có thể có 1 hay nhiều tháp cầu [trụ tháp].
Cầu dây văng có 2 loại chính: hệ dây cáp dạng đàn hạc [các dây cáp được bố trí neo trên tháp và liên kết xuống hệ dầm cầu với khoảng cách gần như song song nhau], hệ dây cáp dạng rẻ quạt [các dây cáp được bố trí neo trên tháp và liên kết xuống hệ dầm cầu tạo thành hình rẻ quạt].
Em đang làm đồ án tốt nghiệp chuyên ngành cầu. Tôi lựa chọn thiết kế kỹ thuật cho phương án cầu dây văng. Em thiết kế sơ bộ phương án theo sơ đồ sử dụng nhịp dẫn super T và nhịp dây văng 360m [ 40x2 + 175 + 360 + 175 + 40 x2= 870m ]. Hôm nay tôi đem PA này lên gặp thầy hướng dẫn, thầy yêu cầu làm lại với phương án chỉ sử dụng nhịp dây văng để vượt nhịp sông 870m với lý do là làm thêm nhịp dẫn thì tự nhiên phải sử dụng 2 công nghệ thi công. Em không muốn làm lại nên mong các anh chị gợi ý giúp tôi một vài lý do thuyết phục để tôi có thể bảo vệ phương án sử dụng nhịp dẫn với ạ!
Có 7 câu trả lời!!
Có thể bạn chưa biết: Top 100 mẫu mặt tiền nhà phố 5m được bình chọn nhiều nhất
Xây cầu bắc qua sông là nhu cầu thiết yếu từ xưa tới nay của con người để băng qua sông một cách nhanh chóng. Quý vị lớn tuổi ở miền Nam chắc còn nhớ đến bắc Mỹ Thuận?
Hồi đó mỗi lần xe hơi muốn qua sông Tiền đi Vĩnh Long thì phải chờ bắc hết mấy tiếng đồng hồ. Bây giờ đã có cầu Mỹ Thuận đi qua chỉ mất mấy phút. Cầu Mỹ Thuận dùng một kỹ thuật gọi là cable stayed bridge, tiếng Việt trong nước gọi là cầu dây văng.
Tại sao gọi là cầu dây văng và kỹ thuật này khác với kỹ thuật cầu dây võng của cầu Golden Gate, California, như thế nào?
Cầu dây võng [suspension bridge]
Cầu dây võng còn được gọi là cầu cáp treo hay cầu treo dây võng. Dùng kỹ thuật cầu dây võng người ta có thể xây những cầu bắc ngang qua sông rộng hay eo biển.
– Lịch sử cầu dây võng: Từ xưa người ta đã biết dùng dây và những miếng ván hay tre làm cầu để di chuyển qua sông. Các nhà thám hiểm Âu Châu khi qua Phi Châu đã thấy dân bản xứ có cầu bằng dây. Người ta cũng tìm thấy những di tích của cầu dây treo xưa ở Nhật, Tây Tạng, Ấn Độ và Trung Quốc. Tuy là thô sơ nhưng sáng kiến đó không thể nói là dở được.
Ông Fausto Veranzio, người ở xứ Venetia [vùng Đông Bắc Ý và Nam Croatia], là người đầu tiên phác họa cầu dây võng tương tự như cầu dây võng hiện đại trong cuốn “Machinae Novae” vào năm 1959.
Từ thế kỷ thứ 19 các nước Âu Châu và Mỹ Châu đã xây rất nhiều cầu dây võng. Cầu Brooklyn Bridge ở thành phố New York là cầu dây võng lâu đời nhất ở Hoa Kỳ, được hoàn tất vào năm 1883. Bây giờ vẫn còn được sử dụng. Cầu dây võng nổi tiếng thế giới Golden Gate được khánh thành vào năm 1937.
Cầu dây võng có nhịp cầu dài nhất thế giới là cầu Akashi Kaikyo bên Nhật. Cầu này được bắc qua eo biển Akashi nối thành phố Kobe với đảo Awaji. Cầu có nhịp chính dài tới 1,991 mét và được hoàn tất năm 1998. Cầu được thiết kế để có thể chịu được sức gió 180 mph và sức động đất 8.5 độ Richter. Cầu Akashi Kaikyo là một công trình kỹ thuật rất đáng tự hào của dân Nhật.
– Kỹ thuật của cầu dây võng: Thành phần chính của cầu dây võng là tháp, cáp chính, cáp treo, mấu neo và mặt đường.
Sở dĩ gọi là cầu dây võng là vì mặt đường được treo lên bằng những dây cáp treo, những dây cáp này được cột vào dây cáp chính, dây này vì sức nặng nên võng xuống. Sức nặng của mặt đường cũng như những xe cộ đi trên đó được tính toán để truyền qua cáp treo và cáp chính tới hai tháp. Tất cả sức nặng theo trụ cầu mà chuyền xuống đất.
Vì sự thiết kế đặc biệt nên cầu dây võng có thể có nhịp cầu dài hơn mọi loại cầu khác. Tuy nhiên, lúc đầu cầu dây võng cũng bị nhiều khó khăn. Thí dụ như hồi xưa họ dùng xích để treo. Khi một mắt xích đứt thì dây cũng đứt luôn. Bây giờ thì dùng nhiều cáp thép bó lại với nhau. Một sợi thép đứt thì dây cáp cũng không bị đứt.
Một tai nạn của cầu dây võng vào năm 1940 cho thấy là xây một cầu dây võng cũng không phải dễ. Cầu Tacoma Narrows Bridge được khánh thành vào Tháng Bảy, 1940, nhưng chỉ tồn tại được có bốn tháng và đã bị sụp đổ trong một trận gió to vào Tháng Mười Một. Lý do là mặt cầu quá linh hoạt, khi gió thổi mạnh toàn cầu bị lắc lư và làm đứt dây cáp.
Sau tại nạn của cầu Tacoma Narrows Bridge các kỹ sư đã rút ra được những bài học quý giá về xây cầu dây võng. Họ còn cẩn thận làm mô hình của cầu và thử nghiệm trong đường ống gió [wind tunnel]. Nên từ đó đến nay cầu dây võng rất an toàn.
Cầu dây văng
Cầu dây văng tiếng Anh là “cable stayed bridge.” Chữ “stay” ở đây không có nghĩa là ở hay dừng lại. Stay [danh từ] có nghĩa là sợi dây to và chắc, thường làm bằng kim loại và dùng để chống đỡ cột buồm. Stay [động từ] có nghĩa là giữ cho thẳng bằng các dây stay. Một cấu trúc “cable stayed” có nghĩa là dùng dây cáp để giữ thăng bằng một cái tháp. Cáp chịu sức kéo còn tháp thì chịu sức ép và truyền xuống đất.
Chữ “văng” nghe rất lạ, tôi không hiểu sao lại gọi là cầu dây văng. Theo một giải thích trên mạng chimviet.free.fr thì có thể chữ “văng” là phiên âm từ chữ tiếng Nga, có nghĩa là thừng chăng cột buồm, cũng giống như chữ stay của tiếng Anh.
Cầu dây văng khác cầu dây võng ở chỗ dây cáp không treo vào dây cáp chính mà cột ngay vào tháp. Cầu dây văng không nhất thiết phải có hai tháp và cũng không cần có mấu neo. Cầu dây văng được phát triển sau cầu dây võng, nhưng ông Veransio cũng đã phác họa cầu dây văng cùng một lúc với cầu dây võng vào thế kỷ thứ 15.
Cầu dây văng có lợi điểm hơn cầu dây võng ở chỗ, dễ xây hơn và tốn ít sắt thép hơn. Cầu dây võng thì thường được dùng ở những chỗ cần nhịp cầu dài, còn cầu dây văng thì ở những chỗ có nhịp cầu ngắn hơn.
Cầu dây văng đã được phát triển mạnh bên Âu Châu sau Đại Chiến Thứ Hai. Ở Hoa Kỳ thì mới được phát triển từ thập niên 1970. Cầu New NY bắc ngang qua sông Hudson, New York, đang được xây để thay thế cầu Tappan Zee. Khi xong, cầu sẽ có tám làn xe chạy và tốn khoảng $3.9 tỷ. Lúc đó cầu sẽ là cầu có bề mặt lớn nhất thế giới.
Có hai loại thiết kế cầu dây văng, loại thứ nhất gọi là cầu dây văng đàn hạc và loại thứ hai gọi là cầu dây văng rẻ quạt.
– Cầu dây văng đàn hạc: Cầu dây văng đàn hạc có các dây cáp chạy song với nhau trông như đàn hạc [harp]. Đứng về phương diện kinh tế thì cầu dây văng đàn hạc không được hiệu quả. Tuy nhiên đứng về phương diện thẩm mỹ thì cầu dây văng đàn hạc trông rất đẹp.
– Cầu dây văng rẻ quạt: Cầu dây văng rẻ quạt có các dây cáp được gắn vào cùng một chỗ, trên đỉnh của tháp, như hình cánh quạt. Loại này có thể được biến đổi và các dây cáp được gắn gần nhau chứ không cùng một chỗ trên đỉnh của tháp.
Cầu dây võng và dây văng ở Việt Nam
Việt Nam là xứ nhiều sông ngòi nên bắt đầu từ thập niên 2000 đã có rất nhiều cầu được xây dựng. Tiêu biểu là những cầu sau đây:
– Cầu Mỹ Thuận, là cầu dây văng đầu tiên ở Việt Nam, bắc ngang qua sông Tiền và được khánh thành năm 2000.
– Cầu Nhật Tân, là cầu dây văng bắc qua sông Hồng, được khánh thành vào năm 2015. Cầu này nằm trên tuyến đường cao tốc từ sân bay Nội Bài về Hà Nội, nên rút ngắn được thời gian từ Hà Nội ra phi trường.
– Cầu Cần Thơ, đây là cầu dây văng bắc qua sông Hậu, được khánh thành năm 2010. Lúc hoàn thành thì cầu Cần Thơ là cầu dây văng có nhịp chính dài nhất Đông Nam Á.
– Cầu Phú Mỹ, bắc ngang qua sông Sài Gòn, nối liền Quận 2 với Quận 7, Sài Gòn, được khánh thành năm 2009.
– Cầu Thuận Phước, cầu dây võng dài nhất Việt Nam, bắc qua sông Hàn, Đà Nẵng, được khánh thành năm 2009.