Sự phát triển cầu treo dây văng.

​

Hiện nay nhiều cầu treo đã và đang được xây dựng tại Trung Quốc. Măc dù việc áp dụng cầu treo tại Trung Quốc tương đối muộn, nhưng hiện nay Trung Quốc được xếp vào những quốc gia phát triển nhất về cầu treo dây văng. Theo thống kê, ở Trung Quốc có hơn 100 cầu treo, trong đó 11 cầu treo dây văng có nhịp chính vượt hơn 400m. Cầu treo dây văng đầu tiên được xây dựng vào năm 1975 là cầu Yunyang nhịp 76m ở Tứ Xuyên. Từ thập niên 80, Trung Quốc đã chứng kiến sự phát triển nhanh chóng việc xây dựng cầu dây văng thế hệ thứ 2 với việc hoàn thành cầu Maogang ở Thượng Hải và cầu Jinan Yellow River ở Sơn Đông vào năm 1982. Thập niên 90 Trung Quốc phát triển cầu treo dây văng thế hệ thứ 3 với các cầu treo cỡ nhẹ. Hàng loạt cây cầu vượt sông lớn, kênh rộng được hoàn thành với tốc độ xây dựng nhanh hơn.
Với chiều dài nhịp 200-500m, cầu treo dây văng ứng suất trước được xây dựng bằng phương pháp đúc hẫng tại chổ. cầu treo dây văng ứng suất trước lớn nhất là cầu Chongqing No.2 Yangtze River (hình 1) ở Tây nam Trung Quốc với nhịp giữa 444m xếp thứ 2 thế giới sau cầu Skarnsundet ở Na uy.

Hình 1. Cầu Chongqing No.2 Yangtze River​

Cầu Jingzhou Yangtze River đang được xây dựng ở tỉnh Hồ Bắc thuộc loại cầu treo dây văng dầm ứng suất trước sử dụng kiểu dầm bản có gân tăng cường rộng 26.5m, chiều dày bản 32cm và chiều dài nhịp chính 500m với gân tăng cường cao 2.4m , rộng 1.7m.
Cầu Jinma ở Quảng Đông có sơ đồ nhịp 60+283+283+60m trở thành cầu treo dây văng 1 trụ tháp với dầm ứng suất trước không chỉ lớn nhất ở Trung Quốc mà còn đạt kỷ lục thế giới.
Do điều kiện địa hình khống chế nên cầu Hanjiang River ở Yunyang (hình 2) có nhịp chính 414m và 2 nhịp bên 43m được thiết kế với 42m dài neo trong đất cho mỗi nhịp bên. Cầu treo dạng này có thể khắc phục hiệu quả ảnh hưởng của momen uốn dầm chính do thay đổi nhiệt độ. Với loại cầu đặc trưng này, 1 mối nối đặc biệt được thiết kế với 1 hộp thép được đặt thêm vào bên trong dầm hộp bê tông UST tại giữa nhịp chính nhằm giải phóng lực dọc trục, đảm bảo khống chế chuyển vị của dầm, chống lại lực cắt và momen uốn.
Cầu Boyang Lake ở Thành phố Jiujiang tỉnh Giang Tây (hình 3) là cầu treo dây văng dầm ứng suất trước có gân tăng cường, 2 trụ tháp với 2 mặt phẳng dây, bố trí nhịp không đối xứng 65+123+318+130m. Chênh lệch chiều cao 2 trụ tháp 23.5m nhằm tránh tầng đá Castơ dưới sông.

Trong cầu treo dây văng có chiều dài nhịp 350-600m, dầm liên hợp thường được sử dụng nhằm là:

Hình 3. Cầu Boyang Lake​

giảm trọng lượng bản thân, tăng chiều dài đoạn đúc hẫng khi thi công và tăng tốc độ xây dựng. Lúc này, mặt cắt ngang dầm dạng hở có thể chấp nhận do có thể giảm vật liệu và giảm giá thành của dự án. Nổi tiếng nhất là cầu Yangpu ở Thượng Hải có nhịp chính 602m là cầu treo dây văng dầm liên hợp lớn nhất hiện nay trên thế giới. Khoang dầm cao 3m rộng 30.35m bố trí cáp cách nhau 9m. Cầu Minjiang đang triển khai ở Thanh Châu, thành phố Phúc Châu có nhịp chính 605m. Cầu Hongshan Liuyang River đang được xây dựng ở thành phố Trường Sa thuộc loại cầu treo dây văng dầm liên hợp với chiều dài nhịp chính 206m được đỡ bởi 1 trụ tháp nghiêng về phía sau 580 . Các bó cáp bố trí song song cách nhau 12m. Dầm cầu dạng dầm hộp thép hình chữ nhật cao 4.4m và rộng 7m chia ra từng đoạn dài 4m, 2 cánh hẫng mỗi bên 13.1m, toàn bộ bản mặt cầu bê tông UST dày 21cm.

​

Cầu Xupu ở Thượng Hải, nhịp chính được thiết kế với dầm liên hợp dài 590m. Dầm hộp thép cao 2.7m, rộng 2.7m, thép dày 25cm liên hợp với bản bê tông cốt thép rộng 36m ở phía trên, được xếp thứ nhất trong số các cầu treo dạng này trên thế giới.
Cầu treo dây văng dầm thép được xây dựng sớm nhất (năm 1987) ở Trung Quốc là cầu Dongying Yellow River ở Sơn Đông với nhịp giữa dài 288m gồm 2 hộp thép đơn .Cầu lớn nhất loại này từng được xây dựng ở Trung Quốc là cầu South Channel với nhịp chính 628m thuộc dự án đang triển khai Nanjing No.2 Yangtze River. Dầm hộp thép của cầu cao 3.5m, rộng 37.2m, cáp treo được neo vào trụ tháp bê tông cao 195.4m phía trên được thiết kế kiểu khung cứng. Ngoài ra, cầu Junsahn Yangtze cũng đang được xây dựng ở Vũ Hán có nhịp chính 460m.
Tại thành phố Vũ Hán, cầu Baishazhou Yangtze River với cáp treo được bố trí phía trong có nhịp chính 618m và nhịp biên được kéo dài 143m ra 2 nhịp biên, được làm từ dầm hộp thép cao 3m, rộng 30.2m. Hai nhịp biên dài 230m cũng được kéo dài thêm 87m làm bằng dầm thép kết hợp với dầm hộp bê tông ứng suất trước nhằm cân bằng với trọng lượng dầm thép chính, giảm chi phí xây dựng và tăng ổn định gió trong quá trình xây dựng.
Từ thập niên 80, kết cấu ống thép nhồi bê tông đã được sử dụng rộng rãi trong cầu giàn, cầu vòm và cầu treo vì trọng lượng lắp ráp nhỏ, ván khuôn linh hoạt, độ cứng cao sau khi đổ bê tông và tăng khả năng chịu tải trọng giới hạn. Cầu Nanhai Zidong ở Quảng Đông có sơ đồ 69+140+69m với 1 mặt phẳng dây thiết kế dùng các ống thép nhồi bê tông cách nhau 3m theo chiều cao làm thanh dàn. Dàn trên làm từ thép tấm, dàn dưới và thanh giằng được làm từ ống thép có đườn kính 300mm và 140mm. Trụ tháp cũng được làm từ ống thép nhồi bê tông có đường kính 1830mm. Khi toàn bộ dàn được lắp vào đúng vị trí, bê tông cấp C-40 được bơm vào các ống thép. Nhờ tải trọng nhẹ và chi phí thấp nên kết cấu dạng này có triển vọng rất lớn.

Hình 4. Cầu Hongshan Liuyang​

Thập kỷ qua đã chứng kiến sự phát triển ấn tượng của cầu treo dây văng ở Trung Quốc với hàng chục cầu lớn có nhịp trên 400m, thậm chí 600m đã được xây dựng. Bên cạnh đó, Trung Quốc ưu tiên phát triển cầu treo dây văng dầm ứng suất trước và dầm liên hợp. Cầu dây văng ống thép nhồi bê tông hoàn thành đã chứng minh triển vọng phát triển của loại kết cấu này trong tương lai.
Tham khảo: TS. Phùng Mạnh Tiến