TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH
---------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
-----o0o-----Tp. HCM, ngày 14 tháng 02 năm 2004

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên : HUỲNH NGỌC TÁM

Phái : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 06/06/1972

Nơi sinh : An Giang

Chuyên ngành : Cầu, tunnel và các công trình

MSHV: CA.044

xây dựng khác trên đường ô tô và đường sắt.
I - TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP – CẦU DÂY VĂNG CHO GIAO THÔNG
NÔNG THÔN – VÙNG TỨ GIÁC LONG XUYÊN.

II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Nhiệm vụ:
Nghiên cứu giải pháp Cầu dây văng hợp lý cho Giao thông nông
thôn vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long.
2. Nội dung:

Phần I: Phần mở đầu
Phần II: Nội dung của đề tài

-

Chương 1: Tổng quan những thành tựu liên quan đến lónh vực đề tài
nghiên cứu.

-

Chương 2: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo hợp lý cầu dây văng cho giao
thông nông thôn (GTNT) vùng tứ giác Long Xuyên.

-

Chương 3: Phân tích & tính toán sơ đồ kết cấu cầu theo các thông số cấu
tạo đã đề xuất.


-

Chương 4: Nghiên cứu – Lựa chọn hợp lý tiết diện dầm chủ & Xét ảnh
hưởng của một số tham số cấu tạo của cầu dây văng cho GTNT.

-

Chương 5: Giải pháp kết cấu hạ tầng cầu dây văng (GTNT) cho vùng tứ
giác Long Xuyên.
Phần III: Kết luận và Kiến nghị –Tài liệu Tham khảo & Phụ lục


III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV - NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V - HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

- TS. LÊ VĂN NAM
- TS. ĐẬU VĂN NGỌ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1

TS. LÊ VĂN NAM

CHỦ NHIỆM NGÀNH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

TS. ĐẬU VĂN NGỌ

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được thông qua Hội đồng chuyên
ngành

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

Ngày 14 tháng 02 năm 2004
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


MỤC LỤC
PHẦN I : MỞ ĐẦU

A. Đặt vấn đề ..............................................................................................1
B. Mục đích - Đối tượng nghiên cứu ............................................................2
C. Phạm vi – Phương pháp nghiên cứu ......................................................2
D. Ý nghóa khoa học và thực tiễn của đề tài...............................................2
PHẦN II : NỘI DUNG ĐỀ TÀI
CHƯƠNG I: Tổng quan những thành tựu liên quan đến lónh vực đề tài nghiên cứu
1.1 Vài nét về đặc điểm của đồng bằng sông Cửu Long ...............................4
1.2 Thực trạng về giải pháp kỹ thuật cầu dây văng ( GTNT ) .......................6
1.3 Trên cơ sở phân tích tổng quan – Những vấn đề mà luận văn sẽ giải
quyết .......................................................................................................10
CHƯƠNG II: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo hợp lý CDV cho GTNT
2.1 Lựa chọn hợp lý các sơ đồ kết cấu – CDV ( GTNT ) – ứng với sơ đồ 01
nhịp, 02 nhịp và 03 nhịp ...........................................................................11
2.2 Giải pháp cấu tạo cụ thể CDVC (GTNT) – Ứng với sơ đồ 1 nhịp, 2 nhịp, 3
nhịp.............................................................................................................16
2.2.1 Lựa chọn các tham số cấu tạo của CDV 03 nhịp .............................16
2.2.1.1 Lựa chọn – Chiều dài nhịp & khoan dầm .............................17
2.2.1.2 Nghiên cứu – Cấu tạo tháp cầu .............................................18
2.2.1.3 Lựa chọn – Tiết diện dây văng ( cáp cường độ cao ) ...........20
2.2.1.4 Lựa chọn – Cấu tạo dầm cứng ..............................................22
2.2.2 Lựa chọn các tham số cấu tạo của CDV 01 nhịp .............................23
2.2.3 Lựa chọn các tham số cấu tạo của CDV 02 nhịp ............................24
2.2.4 Ví dụ tính toán – Xác định các thông số ban đầu hợp lý cho CDV
(GTNT)...................................................................................................
Ví dụ 1: CDV 03 nhịp ........................................................................28
Ví dụ 2: CDV 01nhịp .........................................................................30
Ví dụ 3 : Ví dụ so sánh dạng sơ đồ CDV 01 nhịp ..............................32
CHƯƠNG III: Phân tích sơ đồ kết cấu cầu theo các thông số cấu tạo đã đề
xuất
3.1 Phân tích tỉnh trong cầu dây văng ....................................................................

3.1.1 Đặc điểm tính toán CDV –Mô hình tính toán CDV..........................35
3.1.2 Phần tử cáp trong phương pháp PTHH..............................................36
3.1.3 Phần tử dầm chịu uốn .......................................................................36
3.1.4 Vector tải căng cáp ...........................................................................38
3.2 Phân tích – Tính toán CDV chịu tác dụng của hoạt tải khai thác ................38
3.3 Các ví dụ – Tính toán minh họa .......................................................................
3.3.1 Phân tích các kết cấu CDV- Sơ đồ 03 nhịp ......................................40
3.3.2 Phân tích các kết cấu CDV- Sơ đồ 01 nhịp .......................................42
3.3.3 Phân tích các kết cấu CDV- Sơ đồ 02 nhòp .......................................44


CHƯƠNG IV: Hợp lý hóa tiết diện dầm chủ Xét ảnh hưởng của một số tham
số cấu tạo CDV (GTNT).
4.1 Xây dựng thuật toán và lập trình- Hợp lý hóa tiết diện mặt cắt ngang dầm
chủ. .....................................................................................................................60
4.1.1 Xét bài toán tối ưu mặt cắt ngang dầm cho sơ đồ cầu 03 nhịp .........61
4.1.1.1 Tính toán tối ưu ứng với – nội lực tại mặt cắt giữa nhịp .......61
4.1.1.2 Tính toán tối ưu ứng với – nội lực tại mặt cắt gối (tháp cầu) 74
4.1.2 Xét bài toán tối ưu mặt cắt ngang dầm cho sơ đồ 01 nhịp ...............79
4.1.2.1 Tính toán tối ưu ứng với – nội lực tại mặt cắt giữa nhịp .......79
4.1.2.2 Tính toán tối ưu ứng với – nội lực tại mặt cắt gối (mố).........86
4.1.3 Xét bài toán tối ưu mặt cắt ngang cho sơ đồ 02 nhịp........................92
4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố cấu tạo của kết cấu nhịp CDV 03
nhịp đến sự thay đổi trị số ứng suất, biến dạng của hệ dưới tác dụng của hoạt
tải ............................................................................................................................
..........................................................................................................................103
4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của sự thay đổi chiều dài khoang dầm ..........103
4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của sự thay đổi độ cứng của dầm.................106
4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của sự thay đổi độ cứng của tháp cầu ............110
CHƯƠNG V: Đề xuất- giải pháp đối với kết cấu hạ tầng CDV (GTNT) cho

vùng tứ giác Long Xuyên
5.1 Đặc trưng cơ lý của đất yếu ở vùng tứ giác Long Xuyên .........................115
5.2 Đặc trưng cơ lý của đất yếu ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long .............115
5.3 Giải pháp kết cấu hạ tầng cho CDV (GTNT) ............................................116
5.3.1 Mố cầu ..................................................................................................
5.3.2 Hố neo ...................................................................................................
PHẦN III- KẾT LUẬN:
+ Những nhận định của tác giả qua quá trình nghiên cứu .......................121
+ Một số đóng góp thực tế của luận văn .................................................124
+ Hướng nghiên cứu kế tiếp của đề tài....................................................124
Phần Phụ Lục : .........................................................................................125-157
+ Phụ Lục 1 ....................................................................................................
+ Phụ Luïc 2 ....................................................................................................
+ Phuï Luïc 3 ....................................................................................................
+ Phuï Luïc 4 ....................................................................................................
+ Phuï Luïc 5 ....................................................................................................
+ Phuï Luïc 6 ....................................................................................................
+ Phuï Luïc 7 ....................................................................................................
+ Phuï Luïc 8 ....................................................................................................
+ Phuï Luïc 9 ....................................................................................................
Tài liệu tham khảo ........................................................................................
Bản đồ khu vực trung tâm vùng tứ giác Long Xuyên ...................................


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PHẦN I - MỞ ĐẦU
A. Đặt vấn đề:
Nhiệm vụ và chức năng của GTNT (Giao thông nông thôn) là rất quan trọng
trong quá trình hiện đại hoá nông nghiệp – nông thôn. GTNT có ý nghóa tác động

tới việc ổn định, phát triển kinh tế xã hội và môi trường ở nông thôn – Đòi hỏi nó
phải đi trước một bước tạo cơ sở, tiền đề cho các ngành kinh tế khác phát triển nhằm
nhanh chóng đổi mới bộ mặt nông thôn theo hướng văn minh hiện đại phù hợp với
quan điểm – định hướng và chiến lược phát triển GTNT ở Việt nam theo đường lối
của công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước.
Đến thời điểm hiện nay các Trường, Viện, Cơ quan và các chuyên gia trong
ngành giao thông đã có khá nhiều nghiên cứu và đã ứng dụng vào thực tiễn những
kết quả nghiên cứu phục vụ cho GTNT. Công việc này thực sự góp phần thay đổi
đáng kể bộ mặt nông thôn ngày nay. Tuy vậy, các công trình cầu – vượt sông phục
vụ cho GTNT vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) - với các giải pháp kỹ thuật
hiện nay chưa thỏa mãn yêu cầu thực tiễn đòi hỏi, nhằm đảm bảo thông thuyền và
mỹ quan khu vực.
Xuất phát từ những yêu cầu cấp thiết của xã hội về GTNT nói chung, cầu
phục vụ cho GTNT nói riêng -Thông qua công tác nghiên cứu & đề xuất giải pháp
xây dựng cầu dây văng (CDV) cho GTNT nhằm góp phần vào bước phát triển của
ngành xây dựng cầu phục vụ GTNT ở nước ta. Đó là lý do để lựa chọn đề tài: “
Nghiên cứu giải pháp Cầu dây văng cho GTNT vùng Tứ giác Long Xuyên”.
B. Mục đích – Đối tượng nghiên cứu:
- Nghiên cứu - đề xuất giải pháp CDV cho nông thôn vùng Tứ giác Long
Xuyên (TGLX) phù hợp với điều kiện chịu lực của các bộ phận công trình nhằm
vượt nhịp (do đặc điểm kênh rạch) đảm bảo thông thuyền theo yêu cầu. Qua đó, lựa
chọn các tham số cấu tạo hợp lý cho một số dạng CDV phục vụ GTNT vùng
ĐBSCL.
- Mục đích cuối cùng kỳ vọng đạt được là đề ra giải pháp CDV hợp lý cho
GTNT vùng TGLX, phù hợp với điều kiện địa chất – thủy văn và điều kiện thi công
tại địa phương.

Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 1



LUẬN VĂN THẠC SĨ

C. Phạm vi & Phương pháp nghiên cứu:
Phạm vi nghiên cứu được giới hạn như sau:
¾ Nghiên cứu tổng quan: Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo & chịu lực các loại sơ
đồ nhịp của cầu dây văng phục vụ cho GTNT vùng ĐBSCL.
¾ Nghiên cứu cụ thể – giải pháp CDV (GTNT) ứng với tải trọng xe cơ giới –
đường GTNT loại A cho vùng Tứ giác Long Xuyên.
Phương pháp nghiên cứu:
¾ Nghiên cứu lý thuyết: Đề xuất & Phân tích các sơ đồ kết cấu cầu – liên
quan đến lónh vực của đề tài bằng phương pháp Phần tử hữu hạn – FEM (sử dụng
chương trình Sap 2000) & Lập trình hợp lý hóa tiết diện dầm cứng.Vận dụng để thiết
kế cho một số công trình thực tế.
D. Ý nghóa khoa học và thực tiễn của đề tài:
Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết hiện đại hoá mạng lưới GTNT trong những
năm gần đây (với ưu tiên trọng điểm – vùng ĐBSCL), đã tạo nên yêu cầu cấp bách
là phải nhanh chóng nghiên cứu để tìm ra giải pháp kỹ thuật cho các công trình vượt
sông (đáp ứng cấp thông thuyền yêu cầu & mỹ quan) vùng đồng bằng- nông thôn.
Do vậy kết quả nghiên cứu của đề tài này đáp ứng nhu cầu thực tiễn trên, giúp
những người thiết kế cầu có cơ sở lựa chọn sơ đồ nhịp và các tham số cấu tạo hợp lý
CDV thích hợp cho GTNT vùng ĐBSCL nói chung – vùng Tứ giác Long Xuyên nói
riêng.
E. Nội dung luận văn được trình bày bao gồm:
™ Phần mở đầu
™ Phần nội dung: Bao gồm 05 chương – Với phần chính yếu gồm 04
chương: từ chương 2 ÷ chương 5.
Chương 1: Tổng quan những thành tựu liên quan đến lónh vực đề tài nghiên
cứu.

Chương 2: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo hợp lý CDV cho GTNT vùng tứ giác
Long Xuyên .
Chương 3: Phân tích sơ đồ kết cấu theo các thông số cấu tạo đã đề xuất.
Chương 4: Hợp lý hóa tiết diện dầm cứng & Xét ảnh hưởng của một số tham
số cấu tạo của CDV cho GTNT.
Chương 5: Đề xuất giải pháp đối với kết cấu hạ tầng CDV (GTNT) cho vùng
Tứ giác Long Xuyên.
™ Phần kết luận –Phụ lục và tài liệu tham khảo.

Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 2


LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CẢM TẠ
Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn các Thầy hướng dẫn: TS Lê Văn
Nam và TS Đậu Văn Ngọ đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ về phương hướng, nội dung
và phương pháp nghiên cứu.
Xin trân trọng cám ơn Thạc sỹ Trần Nguyễn Hoàng Hùng đã giúp đỡ nhiều ý
kiến qúy báu để hoàn thành nội dung nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn.
Chân thành cảm ơn KS Võ Việt Tâm; Thạc sỹ Nguyễn Thanh Sơn; Các Thầy
Cô giáo thuộc Bộ môn Cầu Đường-Trường ĐH Bách Khoa, Bạn bè và đồng nghiệp
đã hết sức giúp đỡ về nhiều mặt để luận văn được hoàn thành.

Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 3



LUẬN VĂN THẠC SĨ

PHẦN II - NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Chương 1: TỔNG QUAN NHỮNG THÀNH TỰU LIÊN QUAN ĐẾN LĨNH VỰC ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU

1.1 Vài nét về đặc điểm của đồng bằng sông Cửu Long:

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là một vùng châu thổ rộng lớn (có diện
tích tự nhiên 39.000km2), là vùng đất phì nhiêu, có tiềm năng kinh tế trù phú, là vùng
trọng điểm sản xuất nông nghiệp của cả nước.
™Về vị trí địa lý:
Đây là vùng châu thổ nằm ở cuối lưu vực sông Mêkông, được giới hạn phía
Bắc là biên giới Việt Nam – Campuchia, Tây Ninh và thành phố Hồ Chí Minh; phía
Nam và Đông là biển Đông; phía Tây là Vịnh Thái Lan, bao gồm 12 tỉnh là Long An,
Tiền Giang, Bến Tre, Đồng Tháp, Vónh Long, Trà Vinh, Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc
Liêu, Cà Mau, Kiên Giang và An Giang.
™Về địa hình, địa mạo:
ĐBSCL có địa hình khá bằng phẳng, có thể phần thành các vùng theo cao độ
như sau:[27]
Thềm phù sa cổ dọc biên giới Việt Nam – Campuchia có cao độ từ (+2.0 ÷5.0)m.
Dọc theo sông Tiền và sông Hậu có cao độ (+1.0 ÷+3.0)m.
Các khu vực ngập lũ của sông Tiền , sông Hậu có cao độ: (+0.3÷1.5)m.
™ Chế độ thủy văn - Mạng lưới sông chính & kênh rạch:
ĐBSCL nói chung và vùng Tứ giác Long Xuyên (TGLX) nói riêng có nhiều kênh
rạch và hằng năm chịu ảnh hưởng của nước lũ sông Mêkông.
- Thông thường vào cuối tháng 7 đầu tháng 8 nước lũ sông Mêkông bắt đầu gây
ngập và đạt đỉnh lũ cao nhất vào cuối tháng 9, đầu tháng 10.
- Mùa kiệt ở ĐBSCL từ tháng 01 đến tháng 06.

Vùng thượng lưu sông Mêkông chạy dài từ nơi bắt nguồn (cao nguyên Tây
Tạng) chảy theo hướng nam qua các vùng đồi núi của tỉnh Vân Nam (Trung Quốc), đây
là phần lưu vực rất hẹp chiếm 19% diện tích lưu vực có địa hình cao với nhiều núi non
hiểm trở.
Vùng trung lưu gồm phần diện tích từ biên giới ba nước: Trung Quốc, Miến
Điện và Lào xuống tận Campuchia chiếm 57% diện tích lưu vực.
Vùng hạ lưu chiếm 24% diện tích lưu vực. Sau Nông Pênh về phía hạ lưu sông
Mêkông chia ra hai nhánh: Mêkông phía Đông gọi là sông Tiền và phía Tây gọi là sông
Hậu. Sông Tiền chảy qua Tân Châu, Sa Đéc, Mỹ Thuận rồi đổ ra biển Đông bằng 06
cửa sông; sông Hậu chảy qua Châu Đốc, Long Xuyên, Cần Thơ và đổ ra biển Đông
bằng 03 cửa sông.
- Các kênh rạch nằm trong khu giửa sông Tiền – sông Hậu có hướng chảy chung
là lấy nước sông Tiền bổ sung cho sông Hậu ( sông Vàm Nao, kinh Xáng đào Tân
Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 4


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Châu…) độ dài chung của chúng khoảng 17km và độ rộng từ 100-200m, gồm có: kênh
Vàm Sáng, Vónh An, Ông Chưởng và Lấp Vò. Nối liền các kênh đó với nhau có các
kênh Thân Nông, Năm Xã, Cà Mau…
- Phía hữu ngạn sông hậu, kênh rạch đều có hướng chảy chung là lấy nước sông
Hậu đổ ra vịnh Thái Lan, độ rộng từ 50-100m, gồm có: kênh Vónh Tế, Tri Tôn, Ba Thê,
Rạch Gía – Long Xuyên, Rạch Sỏi…. Nối liền các kênh ấy với nhau có kênh Mặc Cần
Dưng, Bảy Núi, Bốn Tổng, Cần Thảo….
- Mật độ sông chính ở khu vực TGLX khoảng 0,06 km/km2, mật độ kênh rạch
khá lớn – tới 0,5 km/km2 và mật độ lưới sông kênh rạch tổng hợp đạt 0,56 km/km2.
Mạng lưới kênh rạch khu vực nói chung phân bổ tương đối đồng đều, kết hợp với các

sông chính đã tạo thành một mạng lưới giao thông thủy khá hoàn chỉnh. Việc nghiên
cứu giải xây dựng cầu phục vụ cho GTNT vùng TGLX không những nhằm mục tiêu
đáp ứng yêu cầu cấp thiết hoàn thiện dần mạng lưới giao thông bộ mà còn đòi hỏi phải
thoả mãn tối đa yêu cầu về giao thông thủy (đã được Nhà nước phân cấp….).
Gần như toàn bộ diện tích ĐBSCL chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều biển
Đông và vịnh Thái Lan. Thủy triều biển Đông theo chế độ bán nhật triều, có biên độ
lớn, theo các sông Vàm Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây, sông Tiền, sông Hậu, sông Mỹ Thanh,
sông Gành Hào, sông Bồ Đề nối thông vào nội đồng.
Thủy triều vịnh Thái Lan theo chế độ bán nhật triều không đều, theo các sông
Ông Đốc, sông Cái Lớn và các sông, rạch khác nối thông vào nội đồng – làm ảnh
hưởng đến một vùng đất rộng lớn ở phía Tây ĐBSCL. Biên độ triều giảm mạnh khi vào
sâu trong đồng, hình thành các khu vực giáp triều, tại đây có biên độ triều nhỏ như
trung tâm tứ giác Long Xuyên. Ở vùng này vào mùa khô có biên độ từ 0,3 –0,5m; trong
mùa mưa dưới 0,3m.
™Về cấu trúc địa chất:
Theo kết quả nghiên cứu của Tổng cục địa chất cho rằng cấu trúc ĐBSCL có
dạng bồn trũng theo hướng Đông Bắc – Tây Nam mà trung tâm bồn trũng có thể là
vùng kẹp giửa sông Tiền và sông Hậu, khu vực này móng đá sâu tới 900m. Vây quanh
vùng trung tâm là các vùng cánh của bồn trũng – như vùng tứ giác Long Xuyên. Phủ
trên móng đá là tập hợp các thành tạo bở rời có tuổi từ Neogen đến đệ tứ, trên cùng là
tầng trầm tích trẻ (trầm tích Holoxen) có độ sâu lên tới 100-110m, đây cũng chính là
tầng đất yếu trên mặt, móng của các công trình chủ yếu được đặt trên tầng đất yếu
này.
Tầng trầm tích Hologen được phân chia thành 03 bậc: [27]
+ Bậc Hologen dưới: gồm cát màu vàng và xám tro, chứa ít sỏi nhỏ, phủ lên
tầng đất sét pleixtoxen, chiều dày đạt đến 12m.
+ Bậc Hologen giửa: gồm bùn sét màu xám, sét xám xanh và xám vàng, chiều
dày từ 10m đến 70m.
+ Bậc Hologen trên: gồm các lớp trầm tích khác nhau – về điều kiện tạo thành,
thành phần vật chất, tuổi và điều kiện phân bố, chiều dày biến đổi từ 9m đến 20 m,

trung bình 15m.
™ Phân bố đất yếu theo mặt bằng:
Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 5


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Vùng TGLX thuộc khu vực I và II(a,b) theo đặc trưng phân vùng đất yếu ở
ĐBSCL.
Ở khu vực I: Khu vực đất sét màu xám nâu và xám vàng- á sét màu xám nâu, có
chỗ đất mềm yếu gối lên lớp trầm tích nén chặt, chiều dày không quá 5m. Nước dưới
đất gặp ở độ sâu 1-5m.
Khu vực IIa, IIb: Khu vực đất bùn sét xen kẹp với các lớp á cát – bùn sét, bùn á
sét, phân bổ không đều hoặc xen kẹp gối trên nền sét chặt, chiều dày thường 20m-30m
và không quá 80m. Phân bổ ở khu vực có độ cao từ 1-1,5m. Mực nước ngầm cách mặt
đất 0,5m-1m…v..v…
1.2 Thực trạng về giải pháp kỹ thuật cầu cho GTNT hiện nay - Đặc điểm cầu dây văng
(GTNT):

ĐBSCL – vùng Tứ giác Long Xuyên nói riêng: Cho đến thời điểm hiện nay,
Việc xây dựng cầu phục vụ phát triển nông thôn đa phần vẫn sử dụng các giải pháp
kết cấu truyền thống, như:
- Nhịp cầu thép dạng lắp ghép bằng bulông cho đoàn xe H13; khổ 4m; có thể
vượt nhịp 30m do Viện Khoa học Công nghệ GTVT thiết kế định hình và chế tạo.
- Dầm bản BTCT ƯST nhịp 6m÷12m, chiều rộng một phiến dầm 1,3m có thể
lắp ghép thành cầu khổ 2,5m÷3,5m (phục vụ công trình cầu nông thôn) do Viện
Khoa học Công nghệ GTVT Phía nam thiết kế & Công ty Cổ phần Bê tông 620 sản
xuất.

- Dầm BTCT DƯL tiết diện chữ I, nhịp 6m÷15m với chiều cao dầm từ
cm
20 ÷50cm , lắp ghép thành khổ cầu ứng với đường GTNT loại A hoặc loại B – do
Công ty Cổ phần Bê tông 620 sản xuất.
- Công ty Cơ khí An Giang; Công ty Phà An Giang; Công ty Cầu đường Đồng
Tháp; Nhà máy Cơ khí 623 ..v..v.. đã tự chế tạo nhiều dạng cầu dàn thép tương tự
như dàn Bailey, Eiffel… với khổ cầu từ 1,6m ÷ 4,2m có khả năng vượt nhịp tới
27m÷30m – phục vụ cho GTNT.
- Kết cấu cầu dàn thép không gian do GS Trần Bình thiết kế điển hình và
xưởng Cơ khí Tây Ninh chế tạo.
- Cầu bản BTCT lắp ghép do Viện Khoa học Công nghệ GTVT Phía nam đề
xuất:
+ Cho đường loại B: Bề rộng cầu 2,5m – chiều dài nhịp từ 3m ÷ 12m; tải
trọng < 5T.
+ Cho đường loại A: Bề rộng cầu 3,5m – chiều dài nhịp từ 3m ÷ 12,8m; tải
trọng xe 8T.
- Dạng cầu dầm thép – Bê tông liên hợp & cũng như dạng cầu gỗ cho GTNT
thường do địa phương thực hiện với chiều dài nhịp trung bình 12m.
Các giải pháp kỹ thuật kết cấu nêu trên đã được ứng dụng và xây dựng trên
các tuyến đường GTNT hiện nay và đã mang lại hiệu quả đáng kể, tuy đều có hạn
chế về khổ thông thuyền,….
Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 6


LUẬN VĂN THẠC SĨ

+ Cầu dầm & bản - BTCT DUL cũng như cầu thép bê tông cốt thép liên hợp
chưa thỏa mãn được khả năng vượt nhịp như mong muốn.

+ Cầu dàn thép dạng Bailey, Eiffel, hay dạng không gian đều có hạn chế về
khả năng vượt nhịp lớn và độ bền theo thời gian trong khai thác – thường phải duy tu
bảo dưỡng.
- Gần đây, dạng cầu treo dây văng do Khoa Kỹ thuật Xây dựng – Trường ĐH
Bách Khoa TP.HCM thiết kế & chế tạo, mặt cầu bằng vật liệu nhẹ, có khả năng
vượt nhịp lớn (L ≥ 50m); ứng với tải trọng 2,5T ÷5T; khổ cầu phù hợp với quy trình
22TCN-210-92, đáp ứng được phần nào yêu cầu cấp thiết của xã hội đặt ra.
Nhìn chung, các giải pháp nêu trên so với giải pháp kỹ thuật CDV cho GTNT
thì giải pháp CDV đáp ứng yêu cầu vượt nhịp – đảm bảo thông thuyền tối đa & đáp
ứng tải trọng xe theo yêu cầu – Mang dáng dấp hiện đại, kết cấu thanh mảnh, mỹ
quan; có tính khả thi cao bởi chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật tốt và vẽ đẹp rất độc đáo của
nó – do áp dụng giải pháp CDV thì trọng lượng bản thân kết cấu giảm, giảm được số
lượng các trụ trung gian – đồng điệu với việc giảm khối lượng xây dựng nền móng.
Về mặt kỹ thuật: cầu dây văng đã giải quyết bài toán vượt nhịp tốt – Nó đã
lấp được khoảng trống về chiều dài nhịp giữa cầu kiểu (dầm-dàn) và cầu treo nhịp
lớn.
Về mặt mỹ quan: kiểu dáng kiến trúc đẹp bởi tính đa dạng, có tính khả thi cao
vì vẽ đẹp rất ấn tượng của nó.
Tính đa dạng là đặc điểm quan trọng của cầu dây văng mà ở các cầu khác
không có; nó có thể thay đổi về chiều dài nhịp, về số lượng nhịp, hình dáng, sơ đồ
dây,… mà vẫn đảm bảo tốt các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật (theo các kết quả đã nghiên
cứu) [2].
Mặt khác do đặc điểm hệ thống sông, kênh - rạch ở ĐBSCL là chằng chịt –
nó đóng vai trò rất quan trọng trong mạng lưới giao thông thủy – góp phần phát triển
kinh tế xã hội nông thôn tại địa phương. Do đó, với các công trình nhân tạo vượt
sông giải pháp kỹ thuật dùng CDV là giải pháp kỹ thuật tốt mà hoàn toàn không ảnh
hưởng đến khả năng khai thác tuyến đường thủy nội địa. Hơn nữa với những kênh
rạch có mức độ bồi lắng lớn – cần phải nạo vét thường xuyên để lấy nước tưới tiêu
cho đồng ruộng thì giải pháp cấu tạo hợp lý CDV là phương án hữu hiệu (có thể tháo
lắp).

Bảng thống kê sau cho thấy các cầu dây văng cho GTNT được xây dựng khá
phổ biến bởi tính đa dạng về chiều dài nhịp & kết cấu vật liệu dầm:
Tên cầu
Nihikig
Les Gures
Marbella
Kamizuma

Nước
Nhật Bản
Pháp
TBN
Nhật Bản

Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Chiều dài (m)
Nhịp chính
52
30
72
103

Kết cấu dầm cầu
BTCT
Thép
BTCT
BTCT

Bảng 1

Năm hoàn thành
1982
1988
1989
1990
Trang 7


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Les Marlyrs
Labofina
Ibor
Pyrmont
Zorole
Vol-Benif
Archena

Pháp
Bỉ
TBN
Australia
Mexico
Bỉ
TBN

120
60
42
42

176
162
75

BTCT
Thép
Thép – BTCT
Thép
Composite
BTCT
BTCT

1991
1991
1992
1992
1993
1998
1998

Ở Việt nam khoảng 10 năm gần đây, cùng với quá trình chuyển giao công
nghệ, kỹ thuật xây dựng cầu tiên tiến từ các nước ngoài, một số dạng CDV đã và
đang được nghiên cứu ứng dụng vào các công trình cầu nhỏ & trung có khẩu độ vượt
nhịp từ 30-100m cho các cầu trên các tuyến GTNT ở VN.
Trong số các thành tựu kỹ thuật – công nghệ của ngành xây dựng cầu, không
thể không kể đến các công trình CDV phục vụ cho GTNT miền Núi đã và đang được
triển khai xây dựng.
Bảng thống kê sau nêu đặc trưng kỹ thuật các cầu dây văng GTNT miền Núi
các tỉnh phía Bắc và miền Trung VN đã & đang triển khai xây dựng.


Thứ
tự
1
2

Bảng 2
KC Dầm
KC
Tháp

Tên cầu

Địa điểm

Sơ đồ KCN

Khổ cầu
Hoạt tải xe

Thác Giềng

Bắc Kạn

22+57+22

Thép

Thép

Sơn La


15+36+15

Khổ 7m –
H13
Khổ 7m –
H13
Khổ 4m –
H10
Khổ 7m –
H13
Khổ 4m –
H10

Thép

Thép

Thép

Thép

Thép

Thép

Thép

Thép


Khổ 4m –
H10
Khổ 4m –
H10
Khổ 4m –
H8
Khổ 4m –
H10
Khổ 7m –
H8
Khổ 4m –
H8

Thép

Thép

Thép

Thép

Thép

Bê tông

Thép

Thép

Thép


Thép

Thép

Bê tông

Sơn La

3

Nậm Thanh

Lai Châu

30+30

4

Đăk Tuyên

KonTum

31+130.5+31

5

Ngòi Làn

Yên Bái


22+57+22

6

Quang Hiến

Thanh Hoá

22+57+22

7

Bến Cốc

Hà Tây

30+59+30

8

An Điền

Bến Tre

26+66+26

9

Quảng Phú


Đăk Lắc

24+55+24

10

Phò Nam

Đà Nẳng

35.7+80+35.7

11

Vàm Sát

TP.HCM

26+66+26

Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 8


LUẬN VĂN THẠC SĨ

12
13


Lê Hồng
Phong
Phước Cát

Bình Định

24+52+24

Lâm Đồng

34.4+85+34.4

Khổ 6m –
H10
Khổ 7m –
H13

Bê tông

Bê tông

Thép

Bê tông

Bên cạnh các ưu điểm nổi trội (đ/v CDV cho GTNT) về khả năng vượt
nhịp lớn, đa dạng về cấu tạo, kiểu dáng kiến trúc đẹp,.. dạng kết cấu nhịp CDV
(thuộc loại này) cũng tồn tại những vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu hoàn
thiện, như:

- Lựa chọn các thông số ban đầu hợp lý cho cầu dây văng.
- Nghiên cứu điều chỉnh nội lực trong giai đoạn thi công.
- Nghiên cứu đầy đủ hơn về trạng thái dao động của CDV do các tác dụng
động lực..v..v…
Như vậy, CDV cho GTNT vùng ĐBSCL không phải chỉ là công trình giao
thông nông thôn đơn thuần mà còn là nơi thu hút, tập trung trí tuệ của các chuyên
gia, các kỹ sư, kiến trúc sư để tạo dựng được các công trình thể hiện một bản sắc
kiến trúc độc đáo – đặc trưng cho khu vực vùng sông nước.
Về phương diện khác, do đặc thù riêng biệt về điều kiện địa hình tại từng vị
trí cần xây dựng cầu – đòi hỏi phải thỏa mãn thông thuyền theo cấp sông, kênh thì
khi luận chứng kinh tế – kỹ thuật các phương án về giải pháp kỹ thuật cầu cần xem
xét, giải pháp CDV thường mang tính ưu việt hơn, đôi khi giải pháp CDV là phương
án duy nhất.
Những kết quả nghiên cứu gần đây nhằm mục tiêu lựa chọn dạng kết cấu phù
hợp cho các công trình cầu phục vụ GTNT ở Việt nam qua đề tài cấp Nhà nước –
“Nghiên cứu thiết kế và công nghệ xây dựng cầu dây ở Việt nam” – Mã số KCCN 10-06. Nghiên cứu này được ứng dụng cụ thể cho GTNT miền Núi, các tỉnh phía Bắc
và miền Trung. Để ứng dụng kết quả nghiên cứu này cho GTNT vùng ĐBSCL, cần
có những nghiên cứu bổ sung- Phù hợp với đặc điểm địa hình – địa chất – thủy văn
và mức độ thông thuyền với đặc thù khu vực có nhiều sông, kênh, rạch – hệ thống
giao thông đường thủy chằng chịt. Một số trường hợp do đặc điểm dòng chảy không
đối xứng trên mặt cắt ngang hay tuyến đường ven sông, thì việc áp dụng sơ đồ đối
xứng (01 nhịp hay 03 nhịp) chưa hoàn toàn phù hợp. Về mặt kinh tế – kỹ thuật – mỹ
quan thì giải pháp sử dụng sơ đồ cầu dây văng 02 nhịp không đối xứng sẽ có hiệu
quả. Các vấn đề tồn tại trên cần phải tiếp tục nghiên cứu.
Về mặt tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm, cũng cần có thêm các tài liệu chỉ dẫn
chi tiết đầy đủ hơn đối với dạng kết cấu có nhiều tiềm năng ứng dụng này.
Đòi hỏi ngành xây dựng cầu của nước ta còn cần những nghiên cứu đầy đủ
hơn và tích lũy thêm kinh nghiệm về thiết kế, thi công cũng như kinh nghiệm bảo
dưỡng, khai thác các công trình CDV có quy mô nhỏ & vừa vào mục tiêu phát triển
kinh tế – xã hội vùng đồng bằng – nông thôn (sông Cửu Long) nói chung & vùng tứ

giác Long Xuyên nói riêng.
Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 9


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Với nhiệm vụ nhằm đóng góp một phần trong nghiên cứu ứng dụng công
nghệ xây dựng CDV để áp dụng cho các công trình cầu có nhịp nhỏ & trung bình
trên các tuyến đường GTNT (vùng ĐBSCL nói chung – vùng Tứ giác Long Xuyên
nói riêng)
1.3 Trên cơ sở phân tích tổng quan -Trong luận văn này sẽ giải quyết:

- Các vấn đề tính toán CDV (dầm thép-dây văng dùng cáp cường độ cao) cho
GTNT với tải trọng ôtô (xe cơ giới - đường GTNT loại A) trên cơ sở lựa chọn các
thông số cấu tạo CDV. Điển hình cho sơ đồ cầu: 01 nhịp, 02 nhịp và 03 nhịp.
- Đề xuất giải pháp kết cấu hạ tầng CDV cho GTNT vùng Tứ giác Long
Xuyên.
- Xây dựng thuật toán và lập trình tính tối ưu tiết diện mặt cắt ngang dầm chủ
chịu tác dụng của hoạt tải.

Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 10


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chương 2: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO HP LÝ CDV CHO GTNT

2.1 Lựa chọn hợp lý các sơ đồ kết cấu – CDV (GTNT)
Khi lựa chọn giải pháp kỹ thuật xây dựng cầu cho GTNT thì đặc điểm tự
nhiên tại ví trí xây dựng cầu là điều kiện tiên quyết để lựa chọn giải pháp. Xét về
tình hình địa chất phức tạp, lòng sông có thông thuyền thì sử dụng hệ cầu dây văng
có thể mang lại hiệu quả tốt – Chỉ tiêu hiệu qủa kinh tế rỏ rệt khi tỷ lệ chiều dài
nhịp / chiều rộng mặt cầu lớn hơn 10:1.
Đặc điểm của hệ cầu treo dây văng là rất đa dạng, nên có rất nhiều sơ đồ
khác nhau:sơ đồ 01 nhịp; sơ đồ 02 nhịp và sơ đồ 03 nhịp,….
Vùng tứ giác Long Xuyên nói riêng – ĐBSCL nói chung - có nhiều kênh,
rạch, sông ngòi với mạng lưới giao thông đường thủy chằng chịt; chiều rộng có nơi
không lớn lắm khoảng 30m ÷ 40m; có nơi lạch sâu & rộng khoảng (50÷100)m; lòng
sông thường đối xứng, hợp lý nhất là sử dụng sơ đồ cầu 01 nhịp và 03 nhịp (hai trụ
tháp).

Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 11


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 12


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Theo đó, bố trí một nhịp chính ở giửa Lc = 30m ÷ 40m (để đảm bảo thông
thuyền theo kênh cấp IV & III – kỹ thuật) và hai nhịp biên – ứng với sơ đồ 03 nhịp;

còn đối với sơ đồ 01 nhịp chỉ bố trí một nhịp chính (thông thuyền) tháp cầu tựa trên
02 mố ở hai bờ, dây neo được liên kết vào 02 hố neo đặt sâu trong bờ.
Tùy thuộc vào đặc điểm lòng sông hoặc yêu cầu về mức độ thông thuyền
theo sông cấp III – kỹ thuật thì nhịp chính đòi hỏi Lc > 50m; (H>7m).
Do đó, một cách chung nhất – mang tính điển hình - đặc trưng cho kênh rạch
vùng TGLX, việc phân tích các sơ đồ kết cấu cầu trên cơ sở cấp thông thuyền nêu
trên (sông cấp III). Việc lựa chọn và phân tích sơ đồ cầu 02 nhịp được trình bày cụ
thể ở phần sau.
Để lựa chọn những sơ đồ CDV hợp lý ứng với tải trọng xe cơ giới – đường
GTNT loại A cho vùng Tứ giác Long Xuyên nói riêng, ta tiến hành phân tích một số
sơ đồ chính theo các tiêu chí sau:
- Dễ thi công, lắp ráp;
- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo;
- Khai thác tốt;
- Tốn ít vật liệu và kinh phí thấp.

Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 13


LUẬN VĂN THẠC SĨ

™ Trong sơ đồ bố trí các dây văng đồng quy (Hình 1a), các dây văng quy tụ
tại 01 nút cố định trên tháp cầu rồi toả xuống neo vào dầm cứng tại một số điểm, tạo
thành các gối đàn hồi của dầm liên tục. Riêng các dây văng biên được neo vào đoạn
đầu dầm (cố định với mố).
- Ứng với mọi vị trí của tải trọng, nội lực truyền qua các dây văng vào đỉnh
tháp rồi qua dây neo truyền lực vào mố cầu và dầm cứng, nên hệ có độ cứng lớn.
Dây neo luôn luôn làm việc với mọi tổ hợp tải trọng và là bộ phận quan trọng bảo

đảm độ cứng của hệ và giảm mômen uốn trong dầm.
- Các dây văng bên trong có góc nghiêng lớn so với mặt nằm ngang, nên nội
lực trong chúng giảm đi. Song kết cấu nút liên kết các dây văng vào đầu trụ tháp rất
phức tạp, đặc biệt khi có nhiều dây văng quy tụ vào. Với CDV quy mô nhỏ cho
GTNT, sơ đồ này thích ứng với nhịp Lc ≤ 50m, số lượng dây văng tỏa xuống một
phía tháp là n≤3.
™ Trong sơ đồ bố trí các dây văng song song (Hình 1b), các nút liên kết dây
văng vào trụ tháp được phân tán nên cấu tạo đơn giản, còn liên kết các dây văng
vào dầm cứng nhờ có góc nghiêng như nhau, nên có cùng một loại cấu tạo, dễ định
hình hoá. Song hệ này các dây có cùng góc nghiêng và là góc nghiêng nhỏ nhất nên
làm giảm độ cứng của các nút neo dây và dầm.
- Trụ tháp làm việc chịu uốn lớn, đặc biệt khi có các dây văng liên kết cứng
vào nó – tháp chịu uốn như dầm có một đầu ngàm (móng trụ tháp) một đầu tựa trên
gối đàn hồi (dây neo trên cùng) chịu các lực tập trung (lực trong các dây văng) tác
dụng vào thân tháp.
- Hơn nữa, theo sơ đồ này các dây văng dưới làm việc ít hiệu quả. Để phát
huy các dây văng chịu lực – trụ tháp cần phải nâng cao hơn → Làm tăng mômen
uốn trong trụ tháp → sơ đồ này không thích hợp cho vùng TGLX, vì ngoài móng và
trụ tháp thi công dưới nước thì tháp cầu lại cao hơn các sơ đồ khác tương ứng, sẽ thi
công khó khăn – phức tạp và tốn thêm vật liệu.
- Nếu các dây bố trí di động trên tháp cầu thì các điểm neo dây trung gian
(không liên kết với dây neo) có độ cứng nhỏ khi chịu tải trọng bất kì, không mang
lại hiệu quả về khả năng chịu lực – kinh tế.
™ Trong hệ bố trí dây văng hình rẽ quạt (không đồng quy) (Hình 1c), các dây
được neo cố định trên tháp cầu- Từng cặp dây thường được phân bố trên tháp cầu
với khoảng nhỏ nhất (để có thể cấu tạo, lắp đặt và điều chỉnh chiều dài dây trong
quá trình thi công), nên trị số mômen uốn trong tháp cầu dưới tác dụng của lực
ngang do hoạt tải là tương đối nhỏ. Sơ đồ này rất thuận tiện trong thi công – Là sơ
đồ thích hợp cho ĐBSCL và vùng TGLX nói riêng.
™ Trong hệ bố trí dây văng kiểu hình sao (Hình 1d) các dây văng có thể phân

bố trên một số điểm trên tháp cầu và đồng quy tại điểm neo trên mố và nhịp chính(tại mặt cắt dầm bất lợi nhất về nội lực & chuyển vị) làm tăng độ cứng cho toàn
nhịp. Song hệ này tại mố neo có phản lực âm lớn, sẽ không thích hợp đối với vùng
có địa chất xấu như vùng tứ giác Long Xuyên.
Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 14


LUẬN VĂN THẠC SĨ

™ Sơ đồ hình 1e gồm 01 nhịp chính và 02 nhịp biên ngắn (không được đỡ
bằng các dây văng). Phía nhịp biên chỉ bố trí một dây neo vào dầm chủ gần tim mố.
Phía nhịp chính các dây văng tỏa xuống neo vào dầm chủ.
- Hệ có độ cứng của các gối đàn hồi lớn do dây neo có chiều dài ngắn và góc
nghiêng nằm trong vùng hợp lý nhất 450(tương ứng với chiều cao tháp bằng chiều
dài nhịp ngắn).
- Sơ đồ này cũng thích hợp cho vùng TGLX khi điều kiện địa hình, địa chất
khống chế buộc phải tránh xây dựng các trụ ở khu vực giửa sông, nước sâu, địa chất
thủy văn phức tạp. Khi đó: cần sử dụng khoang dầm lớn & nhịp chính Lc nhỏ
(<100m) và chiều dài nhịp biên được lấy bằng (1/4 – 1/5) Lc.
™ Sơ đồ hình 1f với trụ tháp cứng – theo hướng dọc cầu có độ cứng lớn, các
dây văng tụ vào một gối di động trên đỉnh tháp.Trụ và tháp được tính toán như một
thanh có một đầu ngàm vào móng, một đầu tự do chịu nén uốn. Tháp chịu nén là
chính vì lực lệch tâm nhỏ – do gối di động điều chỉnh. Dạng cầu này không thích
hợp với vùng ĐBSCL nói chung vì nặng nề – khối lượng móng lớn và khó thi công.
™ Sơ đồ hình 1g chân tháp cầu liên kết khớp với trụ bởi một khung ngang –
tháp cầu thì không chịu mômen uốn theo phương dọc cầu. Độ ổn định tónh học của
tháp được đảm bảo bằng các dây neo liên kết với đầu dầm chủ. Với mọi tổ hợp tải
trọng, dây neo luôn được chịu kéo và trong thi công cần biện pháp ổn định khi lắp
ráp KCN. Tháp làm việc như một thanh có đầu trên liên kết khớp với dây neo, đầu

dưới liên kết khớp với trụ. Sơ đồ này cũng tồn tại hạn chế về khả năng chịu lực và
trong quá trình khai thác (duy tu, sửa chữa….).
™ Sơ đồ hình 1h với chân tháp cầu liên kết khớp trên mặt dầm chủ. Khi làm
việc chân tháp chịu biến dạng xoay cùng với tiết diện dầm chủ trên gối, tháp gần
như không làm việc chịu uốn do hoạt tải thẳng đứng theo phương dọc cầu. Độ ổn
định tónh học của tháp cũng được đảm bảo bằng các dây neo liên kết với đầu dầm
chủ. Với mọi tổ hợp tải trọng, dây neo thường luôn chịu kéo. Với sơ đồ này chân
tháp chiếm chiều rộng phần xe chạy (chiều rộng hữu ích của mặt cầu), nên không
thích hợp với quy mô cầu nhỏ.
™ Sơ đồ hình 1i-tương tự như sơ đồ 1c nhưng dầm cứng không liên tục trên
suốt chiều dài cầu. Kết cấu nhịp được cấu thành từ các nhịp giản đơn – gối tựa lên
trụ cầu bằng liên kết khớp. Theo sơ đồ tại điểm B và C trên KCN bố trí gối đở nhịp
có tác dụng như khớp. Sơ đồ chịu lực thuần túy như dầm giản đơn – các dây văng có
tác dụng như tạo ứng lực ngoài tiết diện nhằm giảm mômen uốn trong dầm và khống
chế độ võng của nhịp. Thích hợp với đất yếu vùng tứ giác Long Xuyên nhằm giảm
ảnh hưởng lún lệch – giảm chi phí thi công mố trụ.
™ Sơ đồ hình 1j (CDV 01 nhịp) cũng như sơ đồ hình 1e - Sơ đồ này thích hợp
cho vùng đất yếu TGLX khi điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn khống chế buộc
phải tránh xây dựng các trụ ở khu vực giửa sông, nước sâu, địa chất thủy văn phức
tạp. Đặc điểm chịu lực của hệ có lực đẩy ngang, dây neo từ tháp cầu được liên kết
vào hố neo đặt sâu trong nền đường.
Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 15


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Qua phân tích trên cho thấy: Mỗi sơ đồ cấu tạo khác nhau, đều có mặt ưu và
nhược điểm của nó. Cho nên, tùy theo kinh nghiệm & năng lực thi công tại địa

phương mà dùng sơ đồ này hay sơ đồ khác.
Về phương diện độ cứng thẳng đứng của cầu và phí tổn vật liệu thì sử dụng sơ
đồ đồng quy và sơ đồ rẽ quạt là tốt, như sơ đồ hình 1c, 1e, 1i và 1j là hợp lý cho
CDV đối với vùng đất yếu tứ giác Long Xuyên. Nhìn chung, mô hình rẽ quạt là tốt
nhất cho GTNT vùng ĐBSCL nói chung và vùng TGLX nói riêng. Tuy nhiên tùy
theo điều kiện địa chất – thủy văn cụ thể của từng vị trí xây dựng cầu, ta có thể phát
triển mô hình này sang các mô hình 1e,1i, 1j. Việc nghiên cứu & phân tích chi tiết
tiếp theo được giới hạn - trên cơ sở sơ đồ cấu tạo đã chọn.
2.2 Giải pháp cấu tạo cụ thể CDV (GTNT) – Ứng với sơ đồ 01 nhịp; 02 nhịp và 03
nhịp:
2.2.1 Lựa chọn các tham số cấu tạo của CDV 03 nhịp:
™ Hệ cầu treo dây văng nói chung, CDV 03 nhịp nói riêng là một hệ siêu tónh
bậc cao, là một bài toán có khối lượng tính rất lớn và để giải được cần phải giả
thuyết trước các kích thước hình học hợp lý ban đầu. Sau đó, tiến hành tính toán nội
lực và kiểm tra tiết diện.
* Ưu :
- Hệ có sơ đồ chịu lực hợp lý nhất về mặt kết cấu, khả thi trong điều kiện –
đặc điểm lòng sông, kênh, rạch thoải ; mang vẽ mỹ quan hài hòa.
- Không phải xây dựng hố neo phức tạp.
- Yêu cầu về thông thuyền cần vượt nhịp khẩu độ ≥ 80m, thì sơ đồ 03 nhịp có
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt nhất.
* Tồn tại :
- Chỉ tồn tại về mặt do yêu cầu mỹ quan bởi đặc thù - điều kiện tự nhiên mà
các sơ đồ 01 nhịp và 02 nhịp có tính khống chế quyết định.
™ Sơ đồ CDV 03 nhịp – Là hệ đặc trưng, nó có ưu điểm về kết cấu, khả
năng chịu lực cũng như công nghệ thi công:
- Về mặt cơ học, cầu dây văng 03 nhịp là một dầm liên tục tựa trên các gối
cứng (trụ, mố) và các gối đàn hồi là các nút treo dây văng.
- Độ cứng các gối đàn hồi lại phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Diện tích dây và chiều dài dây: độ cứng các gối đàn hồi tỉ lệ thuận

với diện tích và tỉ lệ nghịch với chiều dài dây – được chọn tùy thuộc vào sơ
đồ cầu và chiều dài nhịp quyết định; còn diện tích được chọn trên cơ sở tận
dụng tối đa khả năng làm việc của vật liệu (đảm bảo độ bền, độ mỏi và độ
cứng chung của hệ).
+ Độ cứng và liên kết của dây neo: Dây neo giử vai trò đặc biệt quan
trọng trong việc đảm bảo độ cứng cho toàn hệ – đầu dưới của nó liên kết cố
Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 16


LUẬN VĂN THẠC SĨ

định vào dầm cứng tại vị trí gần gối tựa để truyền lực ngang vào dầm, tạo
thành liên kết cố định ở một đầu neo – đầu trên liên kết với đỉnh tháp cầu.
- Hệ thường được bố trí dây văng đối xứng qua tháp cầu (tạo điều kiện cho
dầm cứng làm việc tương đối đồng đều trong phaùm vi tửứng khoang).
Các tham số cơ bản của cầu dây văng noựi chung bao gồm:
- Chiều dài nhịp và chiều dài khoang dầm (khoaỷng caựch giửỷa caực ủieồm neo
daõy);
- Hỡnh daùng vaứ chieu cao tháp cầu;

- Tiết diện các dây văng; goực nghieõng cuỷa daõy vaờng ;
- Hình dạng và chiều cao dầm cứng
2.2.1.1 Lửùa choùn - chiều dài nhịp & khoang dầm:
- Tùy thuộc vào đặc điểm về điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn và nhất là
yêu cầu về thông thuyền – mà chiều dài nhịp chính CDV cho các công trình cầu
trung trên các tuyến GTNT có khẩu độ vượt nhịp từ (50÷100)m. Việc chọn chiều dài
nhịp chính thường phụ thuộc vào yêu cầu thông thuyền, gắn liền với việc định chiều
dài khoang dầm, chiều dài khoang dầm ảnh hưởng tới:

+ TrÞ sè mô men uốn cục bộ trong phạm vi khoang dầm;
+ Trị số nội lực, độ lớn của dây văng và keỏt caỏu neo;
+ Công nghệ thi công dầm và dây.
Chiều dài khoang giữa có thể chọn :
dg= (1d ữ1,3d) - đối với dầm cứng bằng thép;
Vụựi d: chiều dài khoang dÇm.
Chiều dài các khoang giáp tháp cầu có thể lấy bằng hoặc lớn hơn các khoang
chuẩn..
Nói chung việc xác định chiều dài khoang dầm trước hết căn cứ vào sự làm
việc có lợi nhất của hệ chịu tải trọng tónh và động, sau đó là sự thuận tiện cho việc
chế tạo và thi công.
- Còn nhịp biên theo sơ đồ này thường chiều dài các khoang dầm được chọn
bằng nhau (khoang chuẩn) – nó được gắn liền với việc khi chọn sơ đồ cầu. Do vậy,
nói chung chiều dài nhịp biên có thể thay đổi trong phạm vi khá rộng bằng cách tăng
giảm khoang dầm và số lượng dây. Theo yêu cầu về độ cứng của hệ thì chiều dài
nhịp biên nên chọn ngắn nhưng phải đảm bảo góc nghiêng của dây neo α0 ≈ 45° [2].
- Theo đó chiều dài nhịp biên lấy bằng Lb= (0,2÷0,4)Lc
- Khi chiều dài nhịp biên bằng chiều cao tháp, thì độ cứng của cầu đạt giá trị
tốt nhất (góc nghiêng của dây neo hoặc của dây văng – theo quan điểm độ cứng của
hệ có giá trị tối ưu là 45°).
Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 17


LUẬN VĂN THẠC SĨ

- Tuy nhiên, nếu chọn góc nghiêng của dây neo và dây văng thoải nhất (dây
biên ngoài nhịp chính) có góc nghiêng 45° thì tháp cầu sẽ rất cao. Về mặt kiến trúc
và công nghệ thi công đều không phù hợp, còn về mặt chịu lực – tháp cầu làm việc

như một thanh nén uốn (tháp cao sẽ gây bất lợi khi chịu uốn dọc, cần tăng kích thước
→ tăng khối lượng vật liệu tháp → không hiệu quả kinh tế). Bên cạnh đó - Mức độ
lệch tâm của tháp cầu phụ thuộc vào sơ đồ liên kết giửa tháp với dây văng và trụ
cầu.
2.2.1.2 Nghiên cứu - caỏu taùo thaựp cau:
Chiều cao của tháp cầu trực tiếp ảnh hởng đến góc nghiêng của các dây văng.
Góc xiên của dây lại quyết định độ cứng và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của cầu. Xuất
phát từ ®iỊu kiƯn ®é cøng cđa hƯ (®é vâng cđa c¸c nút dầm nhỏ ) thỡ biểu thức tính độ
võng của nút treo dây đợc xác định nh sau [2]:
yi = Si Li / E.Ai sinαi cosαi
= 2. Si Li / E.Ai sin2αi
Víi : Si , Li - Lùc däc vµ hình chiếu của dây văng thứ i lên phơng dọc cầu;
E.Ai - độ cứng chịu kéo của dây văng thứ i so với phơng ngang;

i

Độ võng tại nút yi đạt giá trị min khi sin2i đạt giá trị cực đại (max)
⇒ sin2αi = 1 → 2αi = 900 → αi = 450
Nếu xét ảnh hởng của dây neo thì biểu thức chuyển vị ngang của đỉnh tháp cầu đợc
xác định theo công thức:
= 2S0H /E.A0 sin20
Trong đó :
S0 - Lùc däc trong d©y neo;
H - Chiều cao tháp cau;
E.A0 - Độ cứng chịu kéo của dây neo;
0 - góc nghiêng của dây neo so với phơng ngang.

Hoùc vieõn: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 18



LUAN VAấN THAẽC Sể



0

Chuyển vị ngang của tháp cầu có giá trị nhỏ nhất khi:
sin20 = 1 20 = 900 → α0 = 450
Qua đó, cho thấy góc nghiêng theo quan điểm độ cứng tốt nhất cho hệ là: [2]
Š Góc ngiêng của dây neo: α0 = 450.
Š Góc ngiêng của dây văng: αi = 450.
- Kết quả nghiên cứu cũng như kinh nghiệm các cầu đã xây dựng cho thấy:
Góc nghiêng tốt nhất của dây văng thoải nhất nằm trong khoảng 22° ÷ 29° (trung
bình 250) [2]&[35]. Nh vậy chọn chiều cao tháp cầu sao cho góc nghiêng của dây văng
trên cùng naốm trong khoaỷng treõn (220 ÷ 290 ). Từ đó xác định cao độ có hiệu của tháp
cầu; góc nghiêng của các dây còn lại được chọn trên cơ sở đảm bảo độ cứng tốt nhất
của hệ và tránh gây mômen uốn lớn trong tháp (theo sơ đồ đồng quy thì mômen uốn
trong tháp nhỏ nhất; nếu theo sơ đồ hình quạt – thì các điểm neo trên tháp yêu cầu
bố trí gần nhau nhất để giảm mômen uốn khi hoạt tải đứng trên nhịp giửa).
- Chiều cao tháp cầu được lựa chọn trung bình bằng 25% chiều dài nhịp chính.
Vị trí tháp phụ thuộc vào sự phân bố nhịp trên sơ sở lựa chọn tỷ lệ nhịp biên và nhịp
chính.
- Theo hướng ngang trụ tháp có dạng chữ Π là thích hợp nhất – đạt kinh tế khi
tính toán kiểm tra kết cấu [35]. Các thanh đứng của trụ tháp bằng thép hình (mỗi
thanh đứng gồm 2I hoặc 2[ ghép) hay bằng BTCT (t/d vuông, chữ nhật hay vành
khuyên) ngàm cứng vào bệ trụ bằng mặt bích hay bằng mối nối cứng. Các thanh
đứng có độ nghiêng không lớn lắm theo hướng ngang để sao cho dễ liên kết dây
văng vào dầm cứng và trụ tháp, có thể chọn độ nghiêng bằng: (1/10 ÷ 1/20).

- Tháp cầu chịu nén lệch tâm – Mức độ lệch tâm của tháp phụ thuộc vào sơ
đồ liên kết giửa tháp với dây văng và trụ cầu.
- Sơ bộ chọn diện tích tối thiểu của tháp cầu – trên cơ sở chịu nén, xác định
theo công thức: [2]
Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

Trang 19


LUẬN VĂN THẠC SĨ

At =

( g + p ).(2l1 + l 2 ) 2
;
4l1 .Rt . sin α

At – dieän tích 01 cột tháp;
g,p – tónh tải và hoạt tải tính toán phân bố đều tác dụng lên một dầm chủ;
l1,l2- chiều dài nhịp biên và nhịp chính;
Rt- cường độ vật liệu làm tháp;
α - góc nghiêng của chân tháp so với mặt ngang;
2.2.1.3 Lựa chọn - tiết diện dây văng (cáp cường độ cao):
Dây văng dùng cáp cường độ cao (CĐC) Φ12.7mm hoặc Φ15mm, có môđun
đàn hồi E=1,96.106 kg/cm2, cường độ kéo đứt 18.700 kg/cm2 hoặc nó được cấu tạo từ
thép thanh AIII & AIV có đường kính Φ28mm ÷Φ32mm – cường độ sử dụng bằng 60
% giới hạn chảy của nó và mỗi dây văng là một thanh cốt thép riêng rẽ & cán ren ở
hai đầu để bắt êcu – thuận tiện cho việc nối dây văng vaứo dam cửựng vaứ vụựi thaựp
cau.
Trong cầu dây văng duứng caựp CẹC thỡ dây làm việc nhử goỏi ủaứn hoi chịu kéo,

nội lực lớn nhất ứng với tổ hợp hoạt tải phủ kín cầu. Lực doùc trong dây văng thoải nhất ở
giữa nhịp dới tác dụng của tĩnh và hoạt tải có thể xaực định theo công thức sau: [2]

S max =

( g + q ).(d + d g )
2 sin g

Trong đó :
g , q : Tải trọng tĩnh và hoạt tải tơng đơng phân bố đều trên toàn cầu;
Hoùc vieõn: HUYỉNH NGOẽC TAM

Trang 20


LUẬN VĂN THẠC SĨ

d , dg : ChiỊu dµi hai khoang dầm nằm kề nút dây thoải nhất;
g : Góc nghiêng của dây văng thoải nhất ở khu giữa nhịp.
Nội lực của các dây văng coứn laùi trong nhịp laứ:
Si = Smax.( sing/sini )
Riêng dây neo sẽ làm việc bất lợi nhất khi hoạt tải đứng kớn nhịp giữa , do đó nội lực
trong dây neo đợc xác định theo c«ng thøc sau:
k
h cos α i
S 0 = S 0tinh + ∑ Si
,
cos α 0
i= j
Trong ®ã :

S0tÜnh - néi lực trong dây neo do tÜnh t¶i:
k
t cos α i
tinh
S0 = ∑ Si
, với:
cos α 0
i=2
Sit - néi lực trong dây văng do tÜnh t¶i;
i- Chỉ số dây, tính từ dây văng thứ hai (không kể dây neo là dây thứ nhất) đến
dây thứ k ở giửa nhịp;
Sih - néi lực trong dây thứ i do họat t¶i;
k

∑S
i= j

h
i

− tổng số lực trong dây do họat tải, tính từ dây thứ j đến k (j,k là dây đầu

và dây cuối ở nhịp chính tính từ tháp cầu ra giửa sông);
αi : Gãc nghiêng của dây thứ i thay ®ỉi tõ j đến k;
0 : Góc nghiêng của dây neo.
Tiết diện của các dây văng đợc xác định theo công thức:
Ai =

Si
f


Trong đó :
Si - nội lực tĩnh tải và hoạt tải trong dây văng xác định với các hệ số tơng ứng
theo qui phạm hiện hành.
f - Cờng độ tính toán của vật liệu làm dây.
Các công thức trên xuất phát từ điều kiện tận dụng hết khả năng làm việc của dây (
trờng hợp dây nhiều khoang nhỏ). Theo đó tất cả các dây văng seừ coự tieỏt diện kh¸c
nhau theo góc nghiêng α.
Khi chọn tiết diện các dây văng và hệ neo để xét đến hiệu ứng mỏi do các
dây luôn dao động trước gió, cường độ tính toán f của dây được lấy như sau:
+ Tổ hợp chính:
+ Tổ hợp phụ:
Học viên: HUỲNH NGỌC TÁM

f=0,45 fg;
f=0,50 fg;
Trang 21