LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 1
GIỚI THIỆU CHUNG
I. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN
1. NHIỆM VỤ:
Trụ tháp là một trong những bộ phận chính tạo nên đặc điểm nổi bật và đặc
trưng cho kết cấu cầu treo nói chung, đặc biệt là trong cầu treo dây võng. Có rất
nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố nội lực trong cầu treo dây võng như: sơ đồ
kết cấu nhịp, chiều dài nhịp, cấu tạo dầm chính, số lượng dây treo, chiều cao tháp
cầu, vật liệu… Trong đó chiều cao tháp cầu trực tiếp ảnh hưởng đến đường tên,
chiều dài của cáp chủ, kéo theo sự thay đổi nội lực của toàn hệ (dầm chính, dây
treo, trụ tháp…). Chính vì vậy từ việc phân tích cấu tạo hình dạng kích thước của
trụ tháp để đưa ra ảnh hưởng ảnh hưởng của chiều cao tháp cầu đến sự phân bố nội
lực và biến dạng trong kết cấu cầu treo dây võng. Thông qua việc tổng hợp và phân
tích kết quả nghiên cứu sẽ kiến nghị chiều cao tháp cầu treo dây võng.
2. NỘI DUNG LUẬN VĂN:
Chương 1: Tổng quan về cầu treo dây võng.
Chương 2: Kết cấu trụ tháp trong cầu treo dây võng.
Chương 3: Phương pháp tính toán cầu treo dây võng.
Chương 4: Phân Tích Ảnh Hưởng Chiều Cao Trụ Tháp Đến Sự Phân Bố
Nội Lực Và Biến Dạng Trong Cầu Treo Dây Võng.
Chương 5: Kết luận và Kiến Nghị.
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 2
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG 4
1.1.GIỚI THIỆU VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG: 4
1.1.1. Giới thiệu sự phát triển cầu treo dây võng trên thế giới: 4
1.1.2. Sự phát triển cầu treo dây võng ở Việt Nam 9
1.2.CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CẦU TREO DÂY VÕNG 11
1.2.1.Cấu tạo các bộ phận chính của cầu treo dây võng 11
1.2.2.Trụ tháp cầu: 11
1.2.3.Các dạng mặt cắt ngang dầm chính: 13

4.1.3.Thông số vật liệu và kích thước hình học của các bộ phận kết cấu: 56
4.1.3.1.Vật liệu : 56
4.1.3.2.Kích thước hình học các bộ phận: 56
4.1.4.Các trường hợp tải trọng nghiên cứu: 58
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 3
4.1.4.1.Tính tải: 58
4.1.4.2.Tải trọng tập trung: 58
4.1.4.3.Tải trọng HL93: 58
4.2.CÁC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN: 59
4.2.1.Mô hình biến dạng lớn 59
4.2.2.Mô hình biến dạng nhỏ 61
4.3.KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN THEO MÔ HÌNH BIẾN DẠNG LỚN: 61
4.3.1.Ảnh hưởng đến phân bố nội lực 61
4.3.1.1.Nội lực trong trụ tháp 62
4.3.1.2.Nội lực trong cáp chủ 65
4.3.2.Ảnh hưởng đến biến dạng 67
4.3.2.1.Biến dạng trong trụ tháp 67
4.3.2.2.Biến dạng trong cáp chủ 70
4.4.KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN THEO MÔ HÌNH BIẾN DẠNG NHỎ 72
4.4.1.Ảnh hưởng đến phân bố nội lực 72
4.4.1.1.Nội lực trong dầm chủ 72
4.4.1.1.1.Trường hợp tải trọng bản thân 72
4.4.1.1.2.Trường hợp tải trọng tập trung 77
4.4.1.1.3.Trường hợp tải trọng HL93 86
4.4.1.2.Nội lực trong trụ tháp 90
4.4.1.2.1.Trường hợp tải trọng bản thân 90
4.4.1.2.2.Trường hợp tải trọng tập trung 91
4.4.1.2.3.Trường hợp tải trọng HL93 95
4.4.1.3.Nội lực trong dây treo và cáp chủ 98

HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 4
5.1.2.2.Biến dạng trong trụ tháp 123
5.1.2.2.1.Trường hợp tải trọng bản thân 123
5.1.2.2.2.Trường hợp tải trọng HL93 123
5.1.2.3.Biến dạng trong dây treo và cáp chủ 123
5.1.2.3.1.Trường hợp tải trọng bản thân 123
5.1.2.3.2.Trường hợp tải trọng tập trung 123
5.1.2.3.3.Trường hợp tải trọng HL93 124
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG
1.1. Giới thiệu về cầu treo dây võng:
1.1.1. Giới thiệu sự phát triển cầu treo dây võng trên thế giới:
Cầu treo dây võng là loại cầu trong đó bộ phận chịu lực chính là dây cáp, do
đó nó tận dụng được tối đa sự làm việc của vật liệu. Do ưu điểm này nên cầu treo
dây võng vượt được khẩu độ rất lớn mà các loại kết cấu khác không làm được kể cả
cầu dây văng. Hiện nay, cầu treo dây võng được coi là loại cầu đẹp, nhẹ và chịu lực
tốt, được áp dụng phổ biến trên thế giới cho các cầu nhịp lớn.
Trong lịch sử phát triển cầu, cầu treo dây võng là một loại cầu có một lịch sử
phát triển lâu đời. Cầu treo dây võng với cáp treo bằng xích sắt đã được xây dựng ở
Trung Quốc cách nay từ 2000 trước và một chiếc tương tự cũng được xây dựng tại
Ấn Độ . Nguồn gốc ra đời của cầu treo dây võng lại ở Phương Đông nhưng lại xuất
hiện ở Châu Âu vào thế kỷ 16 và nó thực sự bùng nổ khi nền công nghệ luyện thép
phát triển mạnh vào thế kỷ 19. Cho đến nay 20 chiếc cầu có nhịp chính lớn nhất trên
thế giới vẫn là cầu treo dây võng.
Vào thế kỷ 18, với sự phát triển của kết cấu cầu và các sản phẩm ứng dụng
công nghệ luyện thép, cầu Jacobs Creek được xây dựng vào năm 1801 với nhịp
chính dài chỉ 21.3m bởi công trình sư ông Finley tại Mỹ. Chiếc cầu dùng cho xe ô
tô xưa nhất hiện nay là cầu Clifton ở Anh (hình 1.1) được xây dựng vào năm 1831
và hoàn thành vào năm 1864 đây là chiếc cầu với cáp chủ có dạng xích sắt.
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN

Kurushima Kaikyo Nhật 1020 1999
17 Ponte 25 de Abril Bồ Đào Nha 1013 1966
18 Forth Road Anh 1006 1964
Về phương diện thẩm mỹ, một số cầu được coi biểu tượng cho cả một vùng, cả một
quốc gia như : cầu Golden Gate (hình1.2) , cầu Mackinac của Mỹ, cầu Tsing Ma
của Hồng Kông, cầu JangYin (hình 1.3) của Trung Quốc…
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 6
Hình I.2. Hình I.3.
Hiện nay, cầu treo Akashi Kaikyo (hình 1.4) là cây cầu được hoàn thành có nhịp
chính dài nhất trên thế giới được khởi công vào tháng 5/1988, việc xây dựng kéo
dài trong 10 năm, chiều dài nhịp chính 960+1991+960m = 3911 m. Cầu nằm giữa
Bắc Maiko ( ở Shikoku ) và Nam Matsuho ( ở Awaji ),hai bên là cầu dẫn bằng bê
tông.

Hình I.4.
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
1 280
343
343
1 385
336,5 309,3
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 7
Kế đến là cầu Great Belt East (hình 1.5) nhịp chính dài 1624m được khánh thành
ngày 14/06/1998 ở Đan Mạch.
Hình I.5.
Bước vào thiên niên kỷ mới, một vài cầu nhịp lớn sẽ được xây dựng. Có thể
kể đến một số cầu lớn sẽ được xây dựng trong tương lai như:
 Bắc qua eo biển Messina nối đảo Sicily với đất liền nước Ý đó là cầu treo
dây võng Messina Strait (hình 1.6, 1.7), nhịp chính khoảng 3 km. Bắt đầu

khai xây dựng đó là cầu treo Thuận Phước (hình 1.8) tại TP. Đà Nẵng.
Cầu được thiết kế với quy mô khẩu độ lớn, hiện đại, mang tính thẩm mỹ cao.
Cầu có 2 trụ tháp cao 92m, cách nhau 405m, tĩnh thông thuyền 27m, kết cấu với
dầm hộp thép hợp kim suốt toàn bộ nhịp treo dài 650m, chế tạo bằng công nghệ
dầm tăng cứng theo tiêu chuẩn quốc tế.
Cây cầu được thi công theo kết cấu dây võng có chiều dài 1.856m (dài hơn
cầu Mỹ Thuận), rộng 18m cho 4 làn xe lưu thông, tải trọng 13 tấn với tổng kinh phí
xây dựng hơn 587 tỷ đồng. Đây là cây cầu hiện đại mang tính nghệ thuật cao, được
coi là một cầu treo có khẩu độ lớn nhất nước ta cho đến nay.
Phầnnhịp chính:
- Chiều dài nhịp: 120x405x120m - nhịp kỷ lục về cầu dây võng ở nước ta.
- Kết cấu dầm: dầm thép.
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 10
- Trụ tháp: kết cấu BTCT, cao 98m; móng cọc khoan nhồi D2500, sâu khoảng 64m.
- Mố neo cáp: giếng chìm.
Hình I.8. Phối cảnh cầu Thuận Phước
ELEVATION
MOÁ 1
MOÁ 2
SÔ ÑOÀ CAÀU THUAÄN PHÖÔÙC
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 11
1.2. Các đặc điểm cơ bản của cầu treo dây võng
1.2.1. Cấu tạo các bộ phận chính của cầu treo dây võng
Hình I.9.
Trong các dạng cấu tạo của cầu hiện nay trên thế giới, cầu treo là một trong
những loại cầu có cấu tạo tương đối phức tạp. Các bộ phận kết cấu chính trong cầu
treo dây võng được thể hiện trên hình 1.9 gồm :
• Trụ tháp; Dầm chủ; Khối neo; Cáp chủ; Cáp treo.

+ Khi h/L ≤ 1/60, độ cứng của hệ nhỏ, ta tính hệ như hệ dây.
Khi B/L ≥ 1/25, cầu ổn định với gió tốt hơn. Các cầu treo dành cho người đi
bộ do có bề rộng nhỏ nên thường bị lắc ngang lớn, dễ mất ổn định với gió.
Hệ dầm của cầu treo dây võng có thể là hệ dầm liên tục hoặc hệ dầm có khớp.
Hệ dàn thép
Hình I.11. Một số dạng mặt cắt ngang kết
cấu dầm chủ
Dầm hộp thép
Dầm hộp bê tông
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 14
1.2.4. Bộ phận neo cáp chủ:
Cáp chủ được thường được neo vào đất theo hai dạng:
- Neo vào đất nền bằng khối neo
Khối neo bao gồm: móng, khối neo, đai giữ, cáp neo dầm và hộp bảo vệ. Hệ
thống neo chia thành hệ thống neo trọng lực hoặc hệ thống hầm neo. Hệ thống neo
trọng lực sử dụng trọng lượng bản thân khối neo để cân bằng với lực kéo trong cáp
chủ. Hệ thống hầm neo truyền lực kéo từ cáp chủ trực tiếp vào đất nền.
- Neo vào dầm cứng:
Biện pháp neo này đơn giản, giảm được khối lượng công tác xây dựng mố neo
nhưng do cáp chủ được vào dầm cứng sẽ gây uốn dọc trong dầm cứng. Thông
thường người ta chỉ dùng biện pháp neo vào dầm cứng khi cầu có nhịp dưới 300m.
Hình I.12. - Khối neo cầu Verrazano Narrow
1.2.5. Cáp dùng cho dây võng
a. Cáp treo:
Bộ phận có tác dụng truyền lực từ dầm chính đến cáp chính. Cũng như cáp
chính, cáp treo thường được cấu tạo từ các tao cáp song song. Cáp treo thường được
bố trí theo phương thẳng đứng. Tuy nhiên, để tăng cứng theo phương dọc cũng có
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 15

= (1/7 ÷ 1/9).L/2 f
2
= (1/80 ÷ 1/150).L/2
Mũi tên võng của dây ở các nhịp biên được chọn như sau:
f
3
= (1/6 ÷ 1/8).L
1
f
4
= (1/90 ÷ 1/150).L
1
Các loại cáp thường dùng trong cầu treo dây võng Hình 1.14
(a) Các dạng bó sợi cáp
b) Tao cáp song song được bọc bởi ống PE
Hình I.14. Cấu tạo các bó cáp chủ
Một bó cáp của cầu treo dây võng
Cáp chủ cầu treo Great Belt
Hình I.15. Cấu tao một số bó cáp chủ thực tế
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 17
1.3. Phân loại cầu treo dây võng
1.3.1. Phân loại theo số lượng nhịp:
Cầu dây võng cũng như các loại cầu khác rất đa dạng về sơ đồ bố trí nhịp, sau
đây là các loại thông thường nhất hay được sử dụng:
Cầu dây võng 1 nhịp: trong đó hai tháp cầu được dựng trên hai mố; dầm chủ
một nhịp tựa lên hai gối cứng trên mố và các gối đàn hồi là các điểm neo của các
dây võng; từ đỉnh cáp dây neo được liên kết vào mố neo đặt sâu trong nền đường
(Cầu Chavanon (hình 1.10) – Pháp – 2000)
Hình I.16.

với nhau tại một điểm trên cáp chủ và một điểm trên kết cấu nhịp tạo thành các gối
đàn hồi của dầm liên tục (Cầu Humber - hình 1.20 – Anh – 1981)
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 20
Hình I.20. Cầu Humber
Sơ đồ dây võng kết hợp với dây văng (hình 1.21) đây là sơ đồ kết hợp giữa
kết cấu dây võng và dây văng tạo thành hệ dây treo hỗn hợp.
Hình I.21. Sơ đồ dây treo kết hợp
1.3.3. Phân loại theo số mặt phẳng dây:
Trong cầu dây võng có các sơ đồ mặt phẳng dây như sau:
Sơ đồ 1 mặt phẳng dây: Cầu Konohana - Nhật Bản và Cầu Chavanon - Pháp
– hình I.22
Hình I.22. Cầu Konohana Cầu Chavanon
Sơ đồ 2 mặt phẳng dây : Cầu Akashi Kaikyo (hình 1.17)- Nhật – 1998 đây
là hình thái được sử dụng nhiều trong các cầu treo dây võng hiện nay.
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 21
Hình I.23. Cầu Akashi Kaikyo
Ngoài ra, khi mặt cắt ngang cầu đòi hỏi lớn có thể bố trí trên mặt cắt
ngang cầu 3 hoặc nhiều hơn số mặt phẳng dây cáp chủ.
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 22
CHƯƠNG 2. KẾT CẤU TRỤ THÁP TRONG CẦU
TREO DÂY VÕNG
2.1. Cấu tạo trụ tháp cầu:
Trụ tháp cầu thường bao gồm có ba loại : Tháp mềm, tháp cứng và tháp chân
khớp (hình 2.1). Tùy theo đặc điểm yêu cầu của từng loại kết cấu nhịp mà ta lựa
chọn loại trụ tháp thích hợp và có sơ đồ tính chính xác nhất.
- Tháp mềm thường dùng ở cầu treo nhịp lớn.
- Tháp cứng thường dùng ở cầu nhiều nhịp để cung cấp đủ độ cứng cho cầu.

Ta
H
H
N
Hình 3.4
Phân tích không gian của tháp chính:
Birdsall đã đề xuất phương pháp nghiên cứu trạng thái làm việc của tháp chính
theo hướng dọc cầu. Lý thuyết Birdsall dựa trên cơ sở phương trình cân bằng về lực
thẳng đứng và lực nằm ngang từ cáp hoạt động trên đỉnh tháp. Sơ đồ tính cho tháp
được xác định là cột với mặt cắt thay đổi, như hình 3.5. Tải trọng nằm ngang (F)
gây ra bởi tác dụng của tải trọng thẳng đứng (R), phát sinh trên đỉnh tháp và chuyển
vị ngang (∆) được xác định nhờ sử dụng lý thuyết tính toán hệ treo theo sơ đồ biến
dạng tổng quát của Steinman.
HVTH: VŨ TRÍ THẮNG GVHD: TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Trang 25
F: Tải trọng ngang trên trụ tháp
R: Tải trọng thẳng đứng trên đỉnh trụ tháp
E: Độ lệch tâm của R so với đường tâm của đỉnh
trụ tháp
D: biến dạng của đỉnh tháp
W
0
, W
1
, …W
r-1
: các thành phần trọng lượng tháp
R
s
, R