ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN TRỌNG KHANG

CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG
ÁP DỤNG TRONG XÂY DỰNG CẦU
CHUYÊN NGÀNH : CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
KHÁC TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT
MÃ SỐ NGÀNH

: 2. 15. 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 10 NĂM 2005


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán Bộ Hướng Dẫn Khoa Học

: TS. VŨ XUÂN HÒA

Cán Bộ Chấm Nhận Xét 1

:

Cán Bộ Chấm Nhận Xét 2

:

Luận văn Thạc Só được bảo vệ tại :

HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Ngày . . . tháng . . . năm 2005


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc

-----X—W-----

-----X—W-----

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2005

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN
NGÀY THÁNG NĂM SINH

CHUYÊN NGÀNH

: TRẦN TRỌNG KHANG

: 07-11-1976
: CẦU ĐƯỜNG

PHÁI
NƠI SINH
MSHV

: NAM
: ĐỒNG NAI
: 00103012

I. TÊN ĐỀ TÀI
CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG ÁP DỤNG TRONG XÂY DỰNG CẦU
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
II.1. Nhiệm vụ:
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lắp hẫng trong xây dựng công trình cầu trong điều
kiện Việt Nam.
II.2. Nội dung:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ thi công hẫng.
Chương 2: Những vấn đề kỹ thuật trong công nghệ lắp hẫng.
Chương 3: Chế tạo, vận chuyển và lắp dựng các khối đúc sẳn.
Chương 4: Ứng dụng thiết kế cầu dầm liên tục 3 nhịp thi công theo phương pháp lắp
hẫng cân bằng.
Chương 5: Kết luận và kiến nghị.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ


:

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ

:

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: TS. VŨ XUÂN HÒA

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM NGÀNH

BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH

TS. VŨ XUÂN HÒA

TS. LÊ VĂN NAM

TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được thông qua Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

TS. LÊ TRUNG CHƠN

Ngày

tháng năm 2005


KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH


LỜI CẢM ƠN
Sau khoảng thời gian hai năm học tập nghiên cứu, dưới sự giảng dạy tận tình
của quý thầy cô, em cảm thấy trưởng thành hơn về kiến thức khoa học chuyên môn
trong lónh vực chuyên ngành Cầu – Tuynen Và Các Công Trình Khác Trên Đường
tô Và Đường Sắt, một phần giúp em hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa, Bộ Môn
Cầu Đường – Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, đặc biệt là thầy TS. Vũ Xuân Hòa – Giáo
viên hướng dẫn đã tận hướng dẫn và giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá
trình làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp thuộc Công Ty Cô Phần Tư Vấn
Xây Dựng Bách Khoa, các ban bè thân hữu trong khóa học K14 đã quan tâm động
viên, đóng góp ý kiến, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian học tập
nghiên cứu tại trường.
Mặc dù rất cố gắng hoàn thành luận văn, nhưng do thời gian và kiến thức có
hạn, chắc chắn luận văn tốt nghiệp thạc só này vẫn còn những thiếu sót nhất định.
Vì vậy, kính mong quý thầy cô, quý anh chị và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý
kiến giúp em khắc phục và nâng cao kiến thức hơn nữa.
Thành phố Hồ Chí Minh
Ngày

tháng

Tác giả


năm 2005


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG ÁP DỤNG TRONG XÂY DỰNG CẦU
1. Sự cần thiết và tính thực tiễn của đề tài
Công nghệ thi công lắp hẫng có ưu điểm thi công nhanh và hiệu quả. Vì vậy,
việc lựa chọn đề tài có ý nghóa khoa học và thực tiễn nhằm đáp ứng nhu cầu xây
dựng các công trình cầu cạn, cầu vượt trong thành phố và các cầu có chiều dài lớn.
2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu của luận văn là tìm hiểu cơ chế làm việc của các bộ phận kết cấu cầu
thi công theo phương pháp lắp hẫng, các phương pháp chế tạo, vận chuyển và lắp
dựng các phân đoạn đúc sẵn, phân tích trạng thái ứng suất-biến dạng tại vị trí mặt
tiếp xúc.
3. Phương pháp nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu trên, luận văn đã tập trung tìm hiểu về các công trình cầu
thi công lắp hẫng ở Việt Nam và thế giới, phân tích quá trình chế tạo, vận chuyển và
lắp dựng các phân đoạn đúc sẵn, phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của
cầu lắp hẫng, mô phỏng sự làm việc của mặt tiếp xúc bằng phương pháp phần tử hữu
hạn và ứng dụng vào thực tiễn thiết kế một công trình cầu ở thành phố Hồ Chí Minh.
4. Kết quả đạt được
Qua quá trình nghiên cứu, luận văn đã đúc kết được những kết luận về cơ chế
làm việc của các bộ phận kết cấu nhịp cầu thi công theo phương pháp lắp hẫng và
những phương pháp nghệ chế tạo, vận chuyển và lắp dựng các các phân đoạn đúc
sẵn.
5. Cấu trúc của luận văn
Luận văn bao gồm: 156 trang thuyết minh, 223 hình vẽ được trình bày trong 5
chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ thi công hẫng.
Chương 2: Những vấn đề kỹ thuật trong công nghệ lắp hẫng.

Chương 3: Chế tạo, vận chuyển và lắp hẫng các khối đúc sẵn.
Chương 4: Ứng dụng thiết kế cầu dầm liên tục 3 nhịp thi công theo phương pháp
lắp hẫng cân bằng.
Chương 5: Kết luận.
-----X—W-----


SUMMARY MASTER THESIS
TITLLE: “CANTILEVER CONSTRUCTION METHOD BY ASSEMBLING PRECAST
SEGMENTS.”

1. Needs of thesis
Precasting of segments has several advantages same as: quickly and effectively.
Therefore, this thesis has the signification of science and practice to satisfy the
requirement of works: viaducts, overpass and long bridges.
2. Aims and scope of thesis
Aims and scope of thesis research on behavior of the parts of structural bridge
which is built by cantilever construction method. Besides, the thesis studies the
manufacture method, transport method, assembling precast method and behavior of
stress-deformation at contact surface between two box.
3. Method of studying
In order to obtain the aims, the thesis concentrates my studies on bridge which is
constructed in Viet Nam and in the world, on manufacture, transport and cantilever
construction method. In additions, my studies reseach on factor which affects
durability of bridge, model the contact surface by Finited Element Method and apply
to design a bridge in Ho Chi Minh city.
4. Result
By means of study process, this thesis had reach the conclusion of behavior of
structural bridge which is built by cantilever construction method, manufacture
method, transport method and assembling precast method.

5. Structure of thesis
Thesis includes 156 papers, 223 pictures has written in 5 chapters:
Chapter 1: General of cantilever construction technology.
Chapter 2: Engineering problems of cantilever construction method.
Chapter 3: Manufacture, transport and assembling precast method.
Chapter 4: Apply to design three continuous spans bridge which is built by
cantilever construction method.
Chapter 5: Conclusions and petitions.
-----X—W-----


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG HẪNG

1.1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG VÀ LẮP HẪNG

Trong công nghệ thi công hẫng, kết cấu nhịp được phân ra thành từng đốt
theo phương dọc cầu. Công nghệ này được phân thành hai loại: công nghệ đúc
hẫng và công nghệ lắp hẫng. Đặc điểm cơ bản của hai loại công nghệ này như
sau:
1.1.1. Công nghệ thi công đúc hẫng

Các đốt dầm được đổ bê tông tại chổ trên giàn giáo treo di động, sau khi bê
tông đạt cường độ tiến hành căng cáp dự ứng lực (DUL) và di chuyển dàn giáo
để thi công đốt kế tiếp. Công nghệ thi công đúc hẫng có nhiều ưu điểm trong đó
ưu điểm nổi bậc là không cần dàn giáo chống. Dàn giáo treo có kích thước rất

nhỏ so với kích thước của kết cấu nhịp. Công nghệ này đặc biệt thích hợp cho
các kết cấu nhịp có chiều dài nhịp chính khoảng từ 50m đến 160m. Quá trình thi
công theo công nghệ có thể được hình dung thông qua các hình ảnh dưới đây:

Hình 1.1: Thi công đúc hẫng cân bằng cầu Acosta ở Florida.
Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 1


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

Hình 1.2: Thi công đúc hẫng cân bằng nhìn theo phương ngang cầu.

1.1.2. Công nghệ thi công lắp hẫng

Các đốt dầm được chế tạo sẵn trong nhà máy hoặc tại bãi đúc sau đó vận
chuyển đến vị trí và lắp dựng. Khi làm việc ở trạng thái chịu lực cực hạn, chỉ có
cáp DUL tham gia chịu lực (phần cốt thép thường và bê tông bị gián đoạn tại
mặt tiếp xúc).
Công nghệ thi công lắp hẫng có những ưu điểm như: thi công nhanh, ít
chiếm dụng mặt bằng, ít ảnh hưởng đến môi trường, v.v. Tuy nhiên để triển khai
áp dụng công nghệ lắp hẫng vào thực tế xây dựng cần phải giải quyết nhiều vấn
đề kỹ thuật như phải chế tạo và lắp ghép các đốt sao cho khi lắp ghép các khối
khớp vào nhau và đảm bảo bình đồ và trắc dọc cầu đúng như mong muốn. Giải
quyết các vấn đề này không khó khăn đối với trình độ khoa học công nghệ của
các nước phát triển, vì vậy công nghệ lắp hẫng đã được ứng dụng nhiều công
trình cầu ở nhiều nước trên thế giới. Quá trình thi công lắp hẫng có thể được

hình dung thông qua những hình ảnh sau:
Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 2


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

Hình 1.3: Thi công lắp hẫng cầu trong vùng địa hình khó khăn

Hình 1.4: Thi công lắp hẫng cầu qua sông rộng

Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 3


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

1.2. TÌNH HÌNH ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ ĐÚC HẪNG VÀ LẮP HẪNG Ở

VIỆT NAM
1.2.1. Tình hình áp dụng công nghệ đúc hẫng

Công nghệ thi công đúc hẫng bắt đầu ứng dụng ở nước ta từ năm 1996, đến
nay ở nước ta đã xây dựng và chuẩn bị xây dựng khoảng trên 30 cầu lớn theo

ccâng nghệ này. Một số trong số các cầu thuộc loại này là cầu Đuống (Hải
Phòng), cầu Sông Gianh (Quảng Bình), cầu Dần Xây, cầu Nhị Thiên Đường, cầu
Nguyễn Tri phương, cầu Chánh Hưng, cầu Ông Lãnh, cầu Nguyễn Văn Cừ ..v..v.
1.2.2. Tình hình áp dụng công nghệ lắp hẫng

Công nghệ lắp hẫng đã có một thời kỳ được áp dụng vào thực tế sản xuất
xây dựng công trình cầu ở nước ta, đó là những năm 1971-1972 khi chúng ta xây
dựng các cầu: Cầu Rào, Cầu Niệm, Cầu An Dương (Hải Phòng). Cả 3 cầu này
đều được áp dụng công nghệ lắp hẫng thuộc thế hệ công nghệ từ những năm
1960 của Liên Xô. Tuy nhiên do công nghệ cũ này không phù hợp với điều kiện
khí hậu nóng ẩm của nước ta nên chỉ sau 12 năm sử dụng cầu Rào đã bị sập, cầu
Niệm thì đã được gia cố lại bằng cáp căng ngoài vào năm 1992.
Trong những năm gần đây, vẫn dựa trên nguyên lý như công nghệ đã áp
dụng vào công trình cầu Rào, cầu Niệm, cầu An Dương, công nghệ lắp hẫng đã
được nghiên cứu, cải tiến đáng kể về phương pháp thực hiện và chi tiết cấu tạo
các bộ phận kết cấu. Gần đây cầu Kiền (Hải Phòng) đã áp dụng thành công
công nghệ lắp hẫng được chuyển giao từ Nhật Bản.
1.3. SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG

TRONG XÂY DỰNG CẦU Ở VIỆT NAM
Xuất phát từ những điểm chung về sơ đồ chịu lực, phương pháp thiết đặt
cáp DUL ..v.v.. Chúng ta có thể thấy ưu điểm quan trọng nhất của công nghệ lắp
Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 4


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa


hẫng so với công nghệ đúc hẫng là công nghệ lắp hẫng cho phép thi công với tốc
độ nhanh. Thông thường tốc độ thi công theo công nghệ đúc hẫng là khoảng 1
mét dài cầu trên một ngày (1md/ngày) thì đối với phương pháp lắp hẫng là
khoảng 3md/ngày. Cá biệt có nhiều công trình đã thực hiện trên thế giới đã cho
thấy tốc độ thi công có thể nhanh gấp khoảng 10 lần so với đúc hẩng. Ở một
công trình cầu cạn tại Bangkok (Thái Lan) thì tốc độ lắp một nhịp 40 mét là 1
ngày (lắp có sự hổ trợ của dàn phóng). Trong công nghệ lắp hẫng, không cần
phải đổ bê tông tại chỗ, điều này cho phép tránh ô nhiểm môi trường khi thi
công trong thành phố và nhất là thông khoảng đứng của các đường bên dưới
không bị hạn chế (vì không có xe khuôn hay dàn giáo treo). Ngoài ra, công
nghệ còn có ưu điểm quan trọng khác như: chất lượng bê tông được đảm bảo tốt
hơn, tránh thao tác đổ bê tông trên cao, dưỡng hộ bê tông ở ngoài trời, v.v.
Một cách tổng quát khi có thêm một công nghệ được đưa vào áp dụng thực
tế chúng ta sẽ có thêm sự chọn lựa để đạt đến mục tiêu là xây dựng được những
công trình có chất lượng được đảm bảo tốt nhất, đẹp nhất, tiết kiệm nhất với thời
gian thi công ngắn nhất. Riêng đối với công nghệ lắp hẫng, từ những ưu điểm và
phạm vi áp dụng thích hợp của công nghệ này chúng ta có thể thấy sự cần thiết
của việc áp dụng nó vào xây dựng cầu.
Ở thực tế Việt nam hiện nay, do yêu cầu phát triển hệ thống đường giao
thông nên có rất nhiều công trình cầu có qui mô lớn được xây dựng. Trong đó có
nhiều công trình nếu được áp dụng công nghệ lắp hẫng sẽ cho phép nâng cao
chất lượng, nâng cao tính thẩm mó, rút ngắn thời gian, giảm giá thành, hạn chế
cản trở giao thông (đối với công trình trong thành phố). Tuy nhiên, như trên đã
nêu, cho đến nay vì các đơn vị thiết kế và thi công trong nước vẫn chưa triển
khai công nghệ này nên nó vẫn chưa được áp dụng vào thực tế sản xuất. Để đưa
công nghệ này vào thực tế xây dựng ở nước ta cần phải nghiên cứu làm sáng tỏ
Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 5



Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

nhiều vấn đề từ lý thuyết tính toán, đến phương pháp chế tạo và lắp dựng cấu
kiện, v.v. tạo điều kiện cho việc áp dụng công nghệ một cách rộng rải.
Khi công nghệ lắp hẫng được áp dụng tốt thì một khả năng mới sẽ được mở
ra cho công tác thiết kế kiến trúc, thiết kế kết cấu và thi công công trình. Trong
nhiều trường hợp đây sẽ là công nghệ phù hợp nhất và có lợi nhất như xây dựng
cầu trong thành phố (cầu vượt, cầu cạn, v.v.) hay cầu có chiều dài toàn cầu lớn.

Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 6


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

CHƯƠNG 2
NHỮNG VẤN ĐỀ KỸ THUẬT TRONG CÔNG NGHỆ LẮP HẪNG

2.1. MÔ TẢ CÔNG NGHỆ

Toàn bộ qui trình công nghệ có thể được mô tả tóm tắt theo các bước như
sau:
− Bước1: Tính toán phân khối, phân chia công trình hay một bộ phận của

công trình thành nhiều khối.
− Bước 2: Đúc các khối tại xưởng đúc cấu kiện. Bộ phận được đúc có thể chỉ
là kết cấu chịu lực chính hoặc vừa kết cấu chịu lực chính và những chi tiết
cấu tạo phụ (tùy theo điều kiện vận chuyển và yêu cầu thời gian thi công
ngoài công trường). Vấn đề quan trọng nhất trong bước này là phải làm sao
đảm bảo các khối được chế tạo tại xưởng khi lắp ghép lại với nhau sẽ cấu
thành đúng hình dạng công trình như thiết kế.
− Bước 3: Vận chuyển các khối đúc đã đủ độ cứng ra hiện trường.
− Bước 4: Lắp ghép các khối lại với nhau theo đúng vị trí của nó. Quá trình
lắp ghép được hoàn tất bằng việc tạo ứng suất trước nhằm giữ các khối này
vào vị trí của chúng đồng thời có thể chịu được tải trọng và các tác động
khác theo yêu cầu thiết kế.
− Bước 5: Quan trắc trong quá trình thi công và khai thác.
Sơ đồ quy trình công nghệ thi công lắp hẫng như sau:

Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 7


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

Hình 2.1: Sơ đồ qui trình công nghệ lắp hẫng

Theo sơ đồ trên, ngoài những vấn đề quan trọng mà việc thực thi nghiên
cứu nó mang tính lâu dài như quan trắc sự làm việc của kết cấu cầu trong quá
trình khai thác và những vấn đề đòi hỏi nhiều trang thiết bị tốn kém thì các vấn
đề mang tính lý thuyết cần phải được nghiên cứu kỹ trong công nghệ thi công

lắp hẫng như:

Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 8


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

− Sự làm việc mặt tiếp xúc (mối nối) giữa các đốt, từ đó xác định được các
yêu cầu cần thiết cho công tác chế tạo và lắp dựng các đốt dầm;
− Phương pháp chế tạo các khối dầm;
− Phương pháp thi công lắp dựng các khối dầm tại hiện trường.
Ngoài ra, còn nhiều yếu tố khác cần được quan tâm khi thiết kế cầu lắp
hẫng như: neo cáp, bảo vệ cáp, .v.v. bởi vì chúng có ảnh hưởng không ít đến tính
an toàn và độ bền chung của kết cấu cầu.
2.2. CƠ SỞ THIẾT KẾ CẦU LẮP HẪNG
2.2.1. Những yêu cầu chung

Phương pháp thi công lắp hẫng nhịp cầu từ các phân đoạn dầm đúc sẵn có
thể được áp dụng cho kết cấu nhịp giản đơn, liên tục hay trong dầm cầu dây
văng. Phương pháp này đặc biệt thích hợp với kết cấu nhịp gồm nhiều nhịp dầm
giản đơn. Trong những nhịp giản đơn, sơ đồ nội lực không thay đổi hoặc chỉ thay
đổi chút ít từ giai đoạn thi công đến giai đoạn khai thác, vị trí lực cắt lớn nhất
không trùng với vị trí mômen lớn nhất. Điều đặc biệt quan trọng này cho phép
đảm bảo mối nối giữa các phân đoạn luôn luôn kín. Đây là điểm mấu chốt dẫn
đến khả năng áp dụng thành công và ứng dụng rộng rãi phương pháp lắp hẫng
vào trong xây dựng cầu với kết cấu nhịp giản đơn.

Ngày nay các cầu dầm hộp có nhịp giản đơn thi công theo phương pháp lắp
ghép từng phân đoạn đúc sẵn đang được ứng dụng rộng rãi. Đặc biệt là các cầu
cạn trong thành phố có chiều dài lớn, khả năng mỗi nhịp có thể lên đến
40m÷50m. Điển hình là cầu cạn trên đường cao tốc Bang Na ở Thái Lan đã sử
dụng loại kết cấu này với tổng chiều dài 54km. Dựa trên thiết kế kết cấu nhịp
gồm nhiều phân đoạn giống nhau nên với sự hổ trợ của dàn phóng tốc độ thi

Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 9


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

công công trình này đã lên đến 40m/ngày (nhanh hơn gấp 40 lần so với phương
pháp đúc hẫng thông thường).
Khác với kết cấu nhịp tónh định, biểu đồ mômen của kết cấu siêu tónh thay
đổi liên tục. Tại cùng một vị trí có thể có mômen dương (ở giai đoạn thi công) có
thể có mômen âm (ở giai đoạn khai thác) nên mối nối có thể mở ra ở bản trên
và bản dưới.
Trong những điều kiện bắt buộc phải vượt nhịp lớn, công trình qua địa hình
phức tạp như vực sâu, sông rộng hay trong điều kiện thành phố đòi hỏi phải thi
công nhanh gọn, ít ảnh hưởng đến giao thông thì việc lựa chọn công nghệ và kỹ
thuật thi công là vấn đề quan tâm hàng đầu, quyết định sự thành công của dự án.
Phương pháp thi công lắp hẫng từng phân đoạn là một lựa chọn hàng đầu. Tuy
nhiên, nếu chọn phương pháp này cần phải khảo sát đầy đủ và cân nhắc thận
trọng về tình hình khu vực xung quanh công trường, điều kiện vận chuyển, cẩu
lắp, khả năng chế tạo, cung ứng các phân đoạn dầm đúc sẵn đúng yêu cầu kỹ

thuật và khả năng duy tu và bảo dưỡng cả về phương diện kỹ thuật và kinh tế.
Khi phân tích theo phương dọc, theo [6] cần phải xem xét đến biện pháp thi
công đặc biệt và tải trọng thi công tương ứng cũng như ảnh hưởng theo thời gian,
co ngót, từ biến và mất mát ứng suất trước. Phải xét đến ảnh hưởng của các
mômen thứ cấp phát sinh do ứng suất trước trong tính toán ứng suất ở trạng thái
giới hạn (TTGH) sử dụng. Trong trạng TTGH cường độ, tác dụng của lực thứ cấp
gây ra do DUL với hệ số tải trọng 1.0 phải được cộng đại số thêm vào các tải
trọng tính toán khác cho phù hợp.
2.2.2. Phân tích sơ đồ kết cấu tổng thể

Sơ đồ kết cấu cầu lắp hẫng có thể chia thành 2 dạng: tónh định và siêu tónh.
Đặc điểm làm việc của mỗi dạng kết cấu được phân tích dưới đây:

Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 10


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

2.2.2.1. Dạng cầu có kết cấu tónh định
Kết cấu tiêu biểu cho loại cầu này là dầm hộp nhịp giản đơn. Do đặc điểm
chịu lực của kết cấu, các phân đoạn đúc sẵn gồm 3 loại đốt dầm khác nhau như:
− Đốt trên đỉnh trụ: có yêu cầu dầm ngang nặng để tăng cường độ cứng cho
mặt cắt hộp, và để neo đầu cáp căng sau;
− Đốt chuyển hướng để: có ụ chuyển hướng để neo cáp;
− Đốt tiêu chuẩn: là những đốt trung gian với sườn mỏng để giảm tónh tải.
2.2.2.2. Dạng cầu có kết cấu siêu tónh

Tính toán thiết kế kết cấu cầu thuộc hệ siêu tónh phức tạp hơn nhiều so với
cầu giản đơn, đặc biệt là khi thiết kế DUL ở các cầu lớn qua địa hình phức tạp
không thể vận dụng các phương pháp thi công trên đà giáo thì việc tính toán
trong giai đoạn thi công trở nên rất quan trọng. Kết cấu tiêu biểu cho loại cầu
này là dầm hộp nhịp liên tục, trong thiết kế cần phải giải quyết các vấn đề sau:
− Xác định sơ đồ phân nhịp và kích thước kết cấu nhịp, cấu tạo mặt cắt
ngang;
− Tính toán nội lực dưới tác dụng của tónh tải và các tải trọng khác theo từng
giai đoạn thi công;
− Tính toán nội lực dưới tác dụng của các loại hoạt tải;
− Tính toán nội lực dưới các loại tổ hợp tải trọng;
− Tính duyệt các mặt cắt đặc trưng theo điều kiện cường độ trong các giai
đoạn thi công và khai thác, sơ bộ bố trí cốt thép;
− Tính duyệt các mặt cắt đặc trưng theo điều kiện chống nứt trong các giai
đoạn thi công và khai thác, điều chỉnh sự bố trí cốt thép theo tính toán và
kết quả kiểm toán;
− Tính duyệt mặt cắt đặc trưng theo điều kiện biến dạng trong giai đoạn thi
công và khai thác;
Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 11


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

− Tính toán các mối nối.
− Giải các bài toán đặc biệt như:
+ Bài toán về xoắn;

+ Bài toán ứng suất tập trung ở vùng đặt mấu neo cáp DUL;
+ Bài toán về gối lún và tình huống lúc hạ dầm xuống gối;
+ Bài toán về tác dụng của sự chênh lệch nhiệt độ, co ngót;
+ Bài toán về ảnh hưởng của từ biến;
+ Bài toán động học: xét ảnh hưởng của gió và động đất.
Ngoài ra, tùy theo phương pháp thi công, còn phải giải các vấn đề xuất
hiện trong quá trình thi công như ổn định chống lật, và chống trượt, .v.v.
Kiểm tra tính an toàn của các đốt đúc sẵn với tất cả các trạng thái từ khi
chế tạo đến khi lắp và tính an toàn của mối nối là vấn đề cần được đặc biệt quan
tâm. Các đốt phải được chế tạo sao cho không phát sinh nứt khi treo, vận chuyển
và lắp ráp. Các đốt đúc sẵn phải được kiểm toán về các điều kiện như thiết bị
chế tạo, vận chuyển, phương pháp lắp dựng, .v.v.
2.2.3. Bố trí cáp

Cáp cường độ cao là một trong những thành phần cơ bản, tối quan trọng
trong cầu dầm hộp thi công theo phương pháp lắp hẫng. Dựa trên đặc điểm về
cấu tạo, cáp có thể được bố trí theo hai phương pháp:
− Bố trí cáp bên trong tiết diện;
− Bố trí cáp bên ngoài tiết diện.
Trong hai dạng trên, kết cấu cầu dầm hộp sử dụng cáp DUL ngoài có
những ưu điểm không thể phủ nhận như: giảm thiểu tónh tải thông qua việc thiết
kế kết cấu mỏng, giảm ma sát giữa cáp và bê tông, dể thao tác đổ bê tông và
lắp đặt cáp DUL trong các sườn, dễ điều chỉnh lực căng cáp khi thi công xong,

Học viên: Trần Troïng Khang

Trang 12


Luận Văn Thạc Só


GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

dể kiểm tra và thay thế cáp khi có sự cố đồng thời cáp được bảo vệ chống ăn
mòn tốt hơn bằng cách phun vữa.
Đối với cầu dầm hẫng, dầm liên tục, theo phương dọc biểu đồ mômen thay
đổi liên tục, do đó cần phải bố trí cáp DUL phù hợp với sơ đồ chịu lực. Có thể
phân loại cáp DUL thành 2 nhóm: nhóm cáp phần cánh hẫng và nhóm cáp liên
kết. Nhóm cáp của phần cánh hẫng được bố trí ở trong hoặc ở gần với bản cánh
trên dầm, số lượng cáp tăng dần theo tiến độ thi công cánh hẫng sao cho phù
hợp với yêu cầu chịu được mômen âm do trọng lượng bản thân của phần hẫng.
Các cáp này được kéo căng một cách đối xứng đối với trụ cầu. Các cầu có kết
cấu công xon có khớp thì chỉ có một nhóm cáp này. Nhóm cáp liên kết được đặt
gần khu vực giữa nhịp, chúng có tác dụng nối cứng các kết cấu đã được thi công
hẫng với nhau tạo nên sự liên tục và chịu các momen dương mà chủ yếu do hoạt
tải gây ra trên đoạn giữa nhịp. Các mặt cắt giữa nhịp của cầu liên tục thường chỉ
phải chịu mômen min tương đối nhỏ nhưng lại phải chịu mức độ thay đổi rất
nhiều của trị số mômen do hoạt tải, do chênh lệch nhiệt độ, do hiệu ứng phân bố
lại nội lực bởi từ biến, nói chung cần phải có một chiều cao vừa đủ khoảng 2.5m
đối với kết cấu nhịp thông thường từ 80m đến 100m.
2.2.4. Thiết kế mặt cắt ngang của kết cấu nhịp

2.2.4.1. Kích thước tổng thể theo phương ngang cầu
Dựa trên nhu cầu về công năng và thẩm mó của cầu, kích thước tổng thể
theo phương ngang của mặt cắt được xác định là tổng bề rộng của các thành
phần như:
− Phần dành cho xe cơ giới: có thể là ôtô hoặc tàu hỏa, bề rộng phần này
đượïc xác định dựa trên số làn xe và bề rộng mỗi làn;

Học viên: Trần Trọng Khang


Trang 13


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

− Phần dành cho người đi bộ: được xác định dựa trên số làn người đi bộ và bề
rộng mỗi làn;
− Các bộ phận khác: lan can, dải phân cách và các thiết bị an toàn khác.
2.2.4.2. Chiều cao dầm [7]
Chiều cao dầm là một yếu tố quan trọng cho việc xác định hình dạng và
kích thước kết cấu dầm hộp. Phương pháp thi công hẫng thích hợp được với
nhiều dạng mặt cắt. Dạng mặt cắt hình hộp có chiều cao thay đổi thường được
áp dụng nhất. Đối với cầu dầm liên tục, ở khu vực đỉnh trụ đồng thời với trị số
mômen lớn thì lực cắt cũng lớn so với ở giữa nhịp để phù hợp với yêu cầu chịu
lực. Chiều cao dầm hộp có thể sơ bộ xác định dựa theo chiều dài nhịp, thông
thường 16≤L/h ≤21, và 30≤L/ho≤60, trong đó:
+ L: chiều dài nhịp (m);
+ h: chiều cao dầm trên đỉnh trụ (m);
+ ho: chiều cao dầm ở giữa nhịp (m).
Ngoài ra để tiện cho công tác kiểm tra, duy tu, bảo dưởng các bộ phận kết
cấu bên trong lòng hộp, yêu cầu ho≥1.6m.

Hình 2.2: Trắc dọc cầu và cấu tạo mặt cắt ngang hộp
Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 14



Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

2.2.4.3. Chiều dày bản [7]
Chiều dày bản được xác định bởi độ võng giới hạn do hoạt tải, khả năng
chịu uốn và chiều dày cần thiết để bố trí cốt thép.
Chiều dày tối thiểu của bản trên có thể được xác định theo công thức:
⎛ l
⎞
t 0 = ⎜ + 100 ⎟mm
⎝ 36
⎠

(2.1)

trong đó:
+ to: chiều dày tối thiểu của bản trên, vị trí giữa nhịp bản như hình 2.2;
+ l: chiều dài nhịp bản (mm);
Chiều dài đoạn vát c được xác định theo công thức:
c=

2l ⎛ t 0
⎜1 −
3 ⎜⎝ t1

⎞
⎟⎟mm
⎠


(2.2)

với t1 là chiều dày bản trên tại vị trí vút, thông thường t1=600mm.
Chiều dày tối thiểu của bản dưới được xác định theo công thức:
t = 2.5φ

(2.3)

với:
+ t: chiều dày tối thiểu của bản dưới (mm);
+ Þ: là đường kính ngoài của ống gain (mm).
Thông thường, chiều dày bản tại vị trí neo có giá trị phụ thuộc vào yêu cầu
của neo. Khi chọn chiều dày bản cần phải chú ý các điểm về phân bố tải trọng
ngang trong các dầm hộp ứng với trường hợp dầm có nhiều hộp, hiệu ứng chênh
lệch nhiệt độ trong kết cấu.
2.2.4.4. Chiều dày và số lượng sườn [7]
Chiều dày sườn được xác định theo yêu cầu chịu cắt, xoắn và chiều dày
cần thiết để bố trí cốt thép thường, cáp DUL. Chiều dày tối thiểu của sườn
thường được xác định theo công thức:
Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 15


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

a = φ + 2(20 + φ e + φ1 + 60)mm


(2.4)

trong đó:
+ a: chiều dày tối thiểu của sườn dầm;
+ φ: đường kích ống gain (mm);
+ φe,φ1: đường kính cốt thép thường (mm);
Số lượng sườn (vách ngăn) trên mặt cắt ngang được xác định tùy theo yêu
cầu chịu lực theo phương ngang của kết cấu dầm hộp.
Sơ đồ kết cấu dầm hộp làm việc theo phương ngang là kết cấu khung siêu
tónh với các phần tử bao gồm bản trên, sườn đứng và bản đáy. Số lượng sườn
dầm thường được xác định trên tỷ lệ chiều cao dầm và bề rộng bản mặt cầu.
Theo một số tài liệu của Pháp, loại dầm hộp được lựa chọn như sau:
− Dầm hộp một ngăn: h ≥ (1/6÷1/5)B, (h là chiều cao hộp);
− Dầm hộp nhiều ngăn: h < (1/6÷1/5)B, (B là bề rộng mặt cầu).
2.3. ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG Ở TRẠNG THÁI BỀN

Việc kiểm tra ứng suất, biến dạng ở trạng thái bền rất quan trọng đối với
cầu có cáp DUL đặt bên trong tiết diện, thông thường người ta dùng biện pháp
kiểm soát lực căng trước để tránh nứt trong bêtông. Điều này không bắt buộc
đối với kết cấu có cáp DUL đặt ngoài, bởi vì kết cấu có cáp DUL đặt ngoài cho
phép xuất hiện vết nứt trong bêtông nhưng khống chế giới hạn vết nứt dưới tải
trọng động.
Trong điều kiện sử dụng thông thường thì ứng suất nén trong bê tông được
khống chế lớn hơn 0.28MPa đối với mối nối khô [6], do đó toàn bộ cấu kiện đều
chịu nén. Khi không có ứng suất kéo, lực và mômen có thể được tính dựa trên
trạng thái ứng suất – biến dạng đàn hồi tuyến tính của kết cấu. Các mối nối phải

Học viên: Trần Trọng Khang


Trang 16


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

được chú ý thiết kế hai thành phần là các khóa chống cắt và ma sát giữa các bề
mặt tiếp xúc để chống lại lực cắt.
Trong các phép kiểm toán, nứt là vấn đề quan trọng và gây tranh luận
nhiều nhất. Trong những kết cấu như vậy, để ngăn chặn vết nứt người ta tăng lực
căng trước. Các điểm nối giữa các phân đoạn đúc sẵn là những vị trí mà vết nứt
dễ xuất hiện và phát triển nhất. Trong thiết kế, hạn chế không cho xuất hiện vết
nứt là một trong những mấu chốt quan trọng trong công nghệ lắp hẫng.
2.4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA CẦU LẮP HẪNG

Ngoài các yêu cầu về vật liệu chính như bê tông, cốt thép thường, cáp
cường độ cao, trong cầu lắp hẫng người ta còn quan tâm đến nhiều yếu tố khác
như: neo cáp, bảo vệ cáp và mối nối các phân đoạn đúc sẵn. Các yếu tố trên có
ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của cầu lắp hẫng như phân tích dưới đây.
2.4.1. Neo cáp

Neo cáp góp phần khởi tạo và giữ ổn định ứng suất nén trước trong kết cấu.
Thiết bị neo cần có cấu tạo và độ bền để không phát sinh ra biến dạng lớn hoặc
bị hư hỏng khi neo cáp đồng thời phải có khả năng điều chỉnh được lực căng khi
neo cáp, có nắp bảo vệ đầu neo cáp. Hiện nay trong xây dựng cầu bêtông DUL
người ta thường sử dựng các loại neo ES,EC,E của hãng VSL (hình 2.3, 2.4, 2.5),
các loại neo này được dùng làm đầu neo chủ động, tuy nhiên khi cần thiết nó
cũng có thể được sử dụng cho đầu neo bị động.


Hình 2.3: Neo ES của hãng VSL
Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 17


Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

Hình 2.4: Neo EC của hãng VSL

Hình 2.5: Neo E của hãng VSL
Trong cầu lắp hẫng căng ngoài, ụ chuyển hướng là một chi tiết cấu tạo
không thể thiếu được. Nhờ có ụ chuyển hướng, cáp DUL có thể được bố trí liên
tục cả bên trên và bên dưới cầu, điều này cho phép tạo DUL trên cùng một bó
cáp có thể vừa chịu moment dương vừa chịu moment âm đồng thời còn phát huy
tác dụng kháng lại lực cắt. Để đảm bảo thực hiện tốt vai trò của mình, ụ chuyển
hướng cần đáp ứng được các yêu cầu sau:
− Phải có cấu tạo thích hợp để chuyển hướng lực căng;
− Đảm bảo chịu lực tác dụng của cáp DUL, giữ ổn định vị trí của cáp trong
toàn bộ phận chuyển hướng trong quá trình khai thác.
Trong ụ chuyển hướng, người ta thường lắp đặt các ống thép được uốn cong
trước để luồn cáp. Các ụ chuyển hướng cáp căng ngoài được hình dung qua hình
dưới đây:
Học viên: Trần Trọng Khang

Trang 18



Luận Văn Thạc Só

GVHD: TS. Vũ Xuân Hòa

Hình 2.6: cáp căng ngoài tại vị trí chuyển hướng bên trong lòng hộp

2.4.2. Bảo vệ cáp

Cáp cường độ cao là một trong những nhân tố quyết định khả năng chịu tải
cũng như độ bền của cầu trong quá trình khai thác. Mặt dù đã có rất nhiều
nghiên cứu nhưng đến thời điểm hiện nay cũng chưa có một loại cáp nào bền
vững với thời gian, chống chịu được gỉ sét dưới môi trường bên ngoài mà đặc
biệt là môi trường nóng ẩm như ở Việt Nam. Rất nhiều công trình xây dựng đã
bị hư hỏng không thể đáp ứng điều kiện sử dụng bình thường mà điển hình là
cầu Rào (Hải Phòng) đã bị sụp đổ (ngày 16/06/1987). Sự gỉ sét có thể hình dung
như trên hình 2.7 dưới đây.

gỉ set đang phát triển
Hình 2.7: Sự gỉ sét cáp DUL
Học viên: Trần Troïng Khang

Trang 19