PDA

View Full Version : Giới thiệu cầu Tatara (Nhật Bản)



phnam
08/07/08, 09:06 PM
Cầu dây văng dài nhất Trong những năm gần đây cầu dây văng là kết cấu hay được lựa chọn của đơn vị thiết kế và chủ đầu tư của các công trình lớn. Cầu Tatara (Nhật Bản) là cây cầu dây văng dài nhất thế giới được xây dựng với công nghệ vượt trội, luôn là tài liệu tham khảo cho người thiết kế khi lựa chọn loại kết cấu này. Mô hình thử cường độ uốn dọc của cầu sẽ là gợi ý ít nhiều cho thiết kế khi áp dụng kết cấu này đặc biệt là dạng dầm lai ghép với bê tông.

Cầu Tatara - cây cầu dây văng dài nhất thế giới được hoàn thành và đưa vào khai thác 1/5/1999. Vị trí cầu thuộc điểm giữa đường cao tốc Nishi - Seto với chiều dài cầu 1480m khẩu độ nhịp chính là 890m. Cầu nối liền đảo Ikuchijima (quận Hiroshima) với đảo Omishima (quận Ehime). Trên thế giới, lúc bấy giờ, nhịp chính cầu dây văng dài nhất chỉ là 856m thuộc về cây cầu Normady của Pháp (hoàn thành 1995) và đến bây giờ cây cầu Tatara vẫn giữ kỷ lục là dài nhất thế giới.

1. Các yếu tố kỹ thuật khiến cầu Tatara trở nên dài nhất

Sơ đồ chiều dài cầu dây văng: 270 +890+320m; kết cấu dầm lai thép và bê tông cốt thép:
- Nhịp biên dầm được neo xuống các trụ trung gian. Phía đầu nhịp biên là dầm bê tông đối trọng lớn. phần còn lại dầm thép được nối với nhịp giữa dầm thép. Nhịp biên được thiết kế ngắn, nặng và rất cứng nhưng phần nhịp giữa nhẹ và đô cứng thích ứng với chiều dài.
- Cáp bố trí dạng quạt tạo thành 2 mặt phẳng dây, mỗi dây được neo tại đỉnh cột thép dạng chữ Y lộn ngược để tăng độ cứng chống xoắn cho dầm.
- Mặt cắt trụ tháp, mặt cắt dầm, bề mặt cáp được thiết kế để tự ổn định khí động học.
- Không có trụ tạm khi lắp dựng. Các khối dầm được cẩu lắp từ biển bằng cần cẩu đứng tại đầu cánh hẫng của dầm, cẩu lắp đối xứng giữa nhịp biên và nhịp giữa tại phạm vi cột tháp, cánh hẫng lớn nhất trong quá trình xây dựng là 435m.

2. Lý do xây dựng mô hình

Cây cầu dây văng là kết cấu siêu tĩnh bậc cao có thể phân tích động bằng máy tính. Mặc dù phân tích kỹ thuật không phải là vấn đề mới của máy tính nhưng tác động phi tuyến, cường độ chưa chính xác do tăng chiều dài nhịp ảnh hưởng đến đặc trưng hình học của các phần tử kết cấu như cáp, dầm, và cột tháp cũng là một vấn đề phải xem xét một cách thích đáng. Nên mô hình luôn là bước thử cần thiết để tránh rủi ro cho kết cấu khi tăng khẩu độ nhịp giữa.

3. Mô hình thử cường độ uốn dọc

Cầu dây văng bao gồm các cấu kiện chịu uốn như cột tháp, dầm vì thế hệ số toàn cựa kỳ quan trọng với cường độ của toàn cầu. Kết quả phân tích phần tử hữu hạn cường độ cầu Tatara ở trạng thái giới hạn, đã chịu uốn dọc tại vị trí gần cột tháp. Hiện tượng này cũng thấy được từ các cầu dây văng hiện tại ở trạng thái giới hạn, điển hình là uốn dọc ở cột tháp. Lý do khác nhau là do lực dọc tăng khi tác động lên khi nhịp giữa dài, do vậy điểm yếu của dầm chính là vị trí gần cột tháp.
Tại thời điểm thiết kế trạng thái giới hạn không rõ ràng do dầm gối đàn hồi lên 2 cột tháp và nhiều cáp treo chịu lực thích hợp khi phân tích độc lập. Tuy có sự thống nhất rằng thay đổi hệ số có thể ảnh hưởng đến cường độ cầu nhưng điều này không thích ứng khi dùng kỹ thuật số. Do vậy theo kinh nghiệm quyết định thay đổi phân tích cường độ của cầu bằng mô hình đầy đủ cầu dây văng.
Để đảm bảo mô hình làm việc như cầu thật mà không giảm số lượng cáp, tỷ lệ mô hình được xây dựng 1/50, có nghĩa là tổng chiều dài = 30m.

4. Thay đổi hệ số - kiểm tra phấn tích giá trị

Tải trọng thay đổi khi nhân thêm hệ số γ, γ x (tĩnh tải + hoạt tải) trên toàn bộ mô hình. Khi γ tăng nhịp biên tại trụ P2 uốn cục bộ đầu tiên, nhưng toàn bộ hệ thống cầu còn nguyên vẹn. Khi γ tăng đến 2, nhịp giữa gần tại vị trí cột tháp 2P bị uốn và đây là giá trị xác định hệ số cường độ cho toàn cầu.
Phân tích bằng số cũng cho thấy hầu hết các điều kiện xác định vị trí khớp dẻo của toàn cầu đều ở cùng một vị trí gần trụ tháp 2P khi γ tăng đến 2.15.
Từ kết quả trên cho thấy có nhiều điểm tương đồng giữa phân tích số và mô hình kinh nghiệm. Điều này có nghĩa rằng phân tích phầntử hữu hạn có kết quả tương tự với thử mô hình về ứng suất dư và bố trí cáp dự ứng lực để đảm bảo cường độ toàn cầu cũng như uốn dọc cực hạn cục bộ.
Kết quả phân tích số ở trên hơi lớn hơn so với mô hình, nguyên nhân của việc không nhất quán này là do ảnh hưởng của việc chọn hệ số tối thiểu, xử lý thô để đưa vào làm mô hình tính toán cường độ ở trạng thái giới hạn nên phân tích mô hình đơn giản hơn. Vì vậy cường độ của toàn bộ hệ thống cầu đưa vào thiết kế nên triết giảm 10% khi phân tích số để đảm bảo uốn dọc và cường độ không hạ giảm.

(Nguồn tin: Thông tin Khảo sát Thiết kế, số 4/2006)

phnam
08/07/08, 09:09 PM
Sau 5 năm xây dựng, hôm 1/7, Trung Quốc đã chính thức khánh thành cây cầu dây văng lớn nhất thế giới ở tỉnh Giang Tô. Với chi phí xây dựng lên tới 1,15 tỷ USD, đây là dự án xây dựng cầu phức tạp nhất trong lịch sử Trung Quốc và lập một số kỷ lục về kỹ thuật.





http://www.vtv.vn/HTML/Data/resources/Original/Image/2008/7/2/200872101516_027cau.jpg


Cây cầu bắc qua sông Dương Tử, nối hai thành phố thịnh vượng Nam Thông và Tô Châu, mỗi chiều có 3 làn đường, dài 32,4 km, trong đó đoạn chạy qua sông dài 8.146m. Nhờ có cây cầu này, thời gian đi lại giữa Thượng Hải và Nam Thông sẽ chỉ mất 1h so với gần 4h trước đây, và chỉ mất 7 phút để lái xe qua sông Dương Tử.
Cây cầu này có nhịp cầu dài nhất thế giới 1.088m, chiếm vị trí kỷ lục trước đó của cây cầu Tatara ở Nhật Bản với nhịp cầu chính dài 890m.
Ngoài ra, với nhịp cầu chính nơi thông tàu có độ cao 62m và rộng 891m, nên tàu lớn với tải trọng lên tới 50.000 tấn cũng có thể qua lại.
Cây cầu này cũng sử dụng dây cáp dài nhất với 577m, hơn kỷ lục 100m của cầu Tatara, và có các trụ bê tông thép cao 300,4m, cũng là những trụ cầu cao nhất thế giới.