ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN Ý NHI

NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG LẬT XE MÁY TRÊN
CẦU TRẦN THỊ LÝ DO TÁC ĐỘNG CỦA GIÓ VÀ
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. VÕ DUY HÙNG

Phản biện 1: TS. CAO VĂN LÂM
Phản biện 2: PGS.TS. NGUYỄN PHI LÂN

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông họp tại Trường Đại
học Bách khoa vào ngày 28 tháng 7 năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
− Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách khoa
− Thư viện Khoa Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông – Đại

Trong điều kiện thời tiết này, nhiều xe máy bị lật khi đi qua cầu, cụ
thể tình trạng này đã xảy ra ở Cầu Trần Thị Lý. Nguyên nhân sơ bộ
là do tác động của gió gây ảnh hưởng đến sự cân bằng động của xe
máy. Đặc biệt là khi lưu thông qua các vị trí mà vận tốc gió thay đổi
đột ngột như qua đoạn tháp cầu thì sự cân bằng động này sẽ thay đổi
liên tục. Một nguyên nhân khác nữa có thể kể đến là do đặc điểm của
gió thường có các đợt gió giật với vận tốc lớn gây nguy hiểm cho


2
việc lưu thông xe. Những tác động trực tiếp của gió này không chỉ
gây ảnh hưởng lớn đến tâm lý mà còn gây mất an toàn cho người
tham gia giao thông khi đi qua cầu trong những ngày gió lớn.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu cảnh báo lật xe máy do gió gây ra
và đề xuất biện pháp đối phó với chúng khi qua cầu Trần Thị Lý nói
riêng cũng như các cầu trong khu vực và trong nước nói chung là cần
thiết và cấp bách.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
a.

Mục tiêu tổng quát:

Nghiên cứu các tác động của gió lên xe máy lưu thông qua
cầu Trần Thị Lý.
Đề xuất biện pháp điều tiết giao thông phù hợp với cấp độ
gió và hướng gió.
-

Đưa ra kết luận và kiến nghị.


động liên quan.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

3.
-

Phương pháp nghiên cứu:

4.
-

Thu thập tài liệu có liên quan đến đề tài.

-

Nghiên cứu và phát triển lý thuyết phục vụ đề tài.

-

Xây dựng bài toán cân bằng cho xe máy đi qua cầu dưới tác
dụng của gió.
Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài

5.

6.

Nghiên cứu: Gió - xe - công trình
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu đánh giá các tác động ở các
vận tốc gió, hướng gió khác nhau đối với xe máy qua cầu và

cho người tham gia giao thông luôn được đặt lên hàng đầu. Một
trong số các yếu tố ảnh hưởng điều này không thể không kể đến thời
tiết, cụ thể là gió. Trong những năm gần đây, có khoảng 30 vụ tại
nạn giao thông gây lật xe do gió gây ra ở các nước như (Nhật Bản,
Trung Quốc, Mỹ, Đức ..). Các vụ tai nạn thường xảy ra ở vị trí
thoáng gió như trên cầu do các đợt gió giật gây ra.

Hình 1. 1. Xe tải lật trên cầu ở Đức do gió


5

Hình 1. 2. Xe tải lật trên cầu ở Nhật Bản do gió
Cùng với sự phát triển trong kỹ thuật, người ta chú trọng vào
tốc độ xe, tiết kiệm năng lượng và tiện nghi với khả năng vận chuyển
hành khách cao. Những tiêu chí này đòi hỏi rằng xe có khả năng cân
bằng tốt hơn. Tuy nhiên, do yêu cầu về mỹ quan, tiết kiệm chi phí
trong xây dựng các công trình trọng lượng nhẹ, kết cấu thanh mảnh
ngày càng chủ yếu, chúng chịu nhiều tác động của gió, đặc biệt là gió
giật, gây mất cân bằng cho xe. Điều này có thể gây tai nạn hoặc ùn
tắt giao thông do các phương tiện không thể di chuyển. Tất cả những
yếu tố này làm cho việc nghiên cứu cân bằng xe dưới tác động của
gió rất quan trọng, đặc biệt đối với các phương tiện di chuyển trên
cao.
1.1. Tình hình nghiên cứu về lật xe dưới tác động của gió trên thế
giới và trong nước
1.1.1. Ở trên thế giới
1.1.2. Ở trong nước
Nước ta là một nước đang phát triển nên việc phát triển về giao
thông luôn gắn liền, ngày càng có nhiều công trình cầu và đường

nhau. Điểm đặc biệt trong sơ đồ kết cấu của công trình cầu Trần Thị
Lý chính là trụ tháp đơn, nghiêng 1200 nhưng không có thiết kế dạng
ngàm cứng như các cầu dây văng thông thường mà được liên kết
cứng với dầm mặt cầu và tựa trên trụ S5 thông qua gối cầu hình
chỏm cầu với sức chịu tải lên đến 25 nghìn tấn, là tải trọng lớn nhất
thế giới hiện nay, để giảm kích thước bệ móng, tiết kiệm vật liệu.
Bên cạnh đó, nhiều công nghệ mới, hiện đại cũng được ứng dụng
trong quá trình thi công cầu Trần Thị Lý như: thi công dầm hộp bằng
công nghệ đà giáo đẩy, ván khuôn trượt; thi công lắp đặt gối chậu có
tải trọng thuộc loại lớn nhất trên thế giới; thi công trụ tháp nghiêng
bằng ván khuôn leo; thi công lắp đặt và căng kéo cáp dây văng, quan
trắc nội lực và chuyển bị khi thi công bằng thiết bị và công nghệ tiên
tiến trên thế giới.
Cầu Trần Thị Lý tạo nên một điểm nhấn kiến trúc độc đáo, nối
liền quận Hải Châu, quận Sơn Trà và Quận Ngũ Hành Sơn góp phần
nâng cao năng lực giao thông ở cửa ngõ phía Đông Đà Nẵng. Tuy
nhiên, trung bình mỗi năm Đà Nẵng chịu ảnh hưởng khoảng 7 cơn
bão và áp thấp nhiệt đới, gây ảnh hưởng đến giao thông trên cầu.
Sự kỳ công trong thiết kế và thi công đã giúp cầu Trần Thị Lý ở
Đà Nẵng trình khá nhiều cái nhất Việt Nam cũng như thế giới tính
đến thời điểm hiện nay. Kỷ lục đầu tiên thuộc về gối trụ cầu nặng 3,2
tấn, với sức chịu lực cho tháp trụ lên đến 32.000 tấn – lớn nhất thế
giới hiện nay (kỹ lục cũ thuộc về một cây cầu ở Trung Quốc với gối
trụ chịu lực 17.800 tấn); kết cấu một mặt phẳng dây rộng 34,5 mét
lớn nhất Đông Nam Á.


8
Chính những cái nhất Việt Nam và thế giới này, ngay từ giai
đoạn đi vào hoàn thiện, cầu Trần Thị Lý trở thành điểm nhấn độc đáo


0


8

17,2-20,7

Gió bão

9

20,8-24,4

Gió bão mạnh

10

24,5-28,4

Gió bão lớn

11

28,5-32,6

Gió bão dữ dội

12

≥32,7

2.2 Vận tốc gió


dây, sự tồn tại của tháp cầu và bệ neo (cầu dây võng) thường tác
động và thay đổi điều kiện gió tác dụng lên xe. Hình 2.9 là một ví dụ
tại cầu Severn nước Anh, các hệ thống chắn gió (wind shield) được
lắp đặt gần tháp cầu để thay đổi điều kiện gió xung quanh tháp từ đó
hạn chế lật xe. Tương tự như các nổ lực thiết kế chắn gió cho cầu
Ohnaruto ở hình 2.10. Tại đây rất nhiều nghiên cứu và mô phỏng
bằng hầm gió và CFD được thực hiệ để lãm rõ các đặc tính dòng gió
và ảnh hướng của gió lên xe.

Hình 2. 9. Hàng rào chắn gió cầu Severn nước Anh


11

Hình 2. 10. Hàng rào chắn gió cầu Ohnaruto Nhật Bản
Ví dụ thứ hai là ở cầu Bannosu (Hình 2.10), cầu gồm dầm hộp
đôi nối hai vùng Kojima- Sakaide trên tuyến đường HonshuShikoku. Cầu được đỡ bằng hệ thống tháp và trụ bằng bê tông với
kích thước cao 50-70m và bể rộng 5-10m. Vận tốc gió và xoáy khí
do gió gây ra đã giảm đáng kể khi áp dụng hệ thống chắn gió (Wind
shield). Điều này tương tự như cầu Yoshino Gawa. Cầu này thường
bị tác động bởi gió bão và điều này đã ảnh hưởng lớn đến xe cộ và
người đi bộ qua cầu. Do đó hệ thống chắn gió bằng các tấm
PolyCabonat được lắp đặt lên lan can như hình 2.13. Tuy nhiên việc
lắp đặt hệ thống này đã thay đổi đáng kể đặc trưng khí động học của
công trình cầu này. Do đó các nghiên cứu chuyên sâu đã được tiến
hành và làm rõ các tác động.

Hình 2. 13. Hàng rào chắn gió tại Cầu Yoshino gawa- Nhật Bản



1
ρU 2CS ( β c )GAn
2

(3.1)


13
Trong đó: ρ = 1, 225kg / m3 : Mật độ không khí, đơn vị (kg/m3)
G = 1,2: Hệ số gió giật
An: Diện tích chắn gió của xe (m2)
U: Tổng hợp lực giữa vận tốc xe chạy Vr và vận tốc
gió Uc

U=

U c2 + Vr2 + 2U cVr cos(β c )

(3.2)

CS (βc): Hệ số lực ngang phụ thuộc vào góc βc. Xác
định dựa vào kết quả thí nghiệm của Shirato và cộng sự tham khảo
tại (hình 3.7)

Hình 3. 7. Hệ số CS(β) (Shirato et al 2015)
3.2.2. Xác định diện tích chắn gió
Diện tích chắn gió (An) được xác định trung bình cho các loại
xe Honda và trong trường hợp bất lợi là 1 người ngồi trên xe. Ở
đây ta quy đổi cả diện tích chắn gió của xe và người cùng về
diện tích chung. Tham số kỹ thuật tham khảo theo các loại xe

Phân tích ảnh hưởng của gió đến lưu thông xe máy

Để khảo sát ảnh hưởng của gió lên xe máy, đề tài thực hiện
thay đổi vận tốc xe chạy từ 10-70Km/h và vận tốc gió cũng thay đổi
từ 5-25m/s. Với P10, P20, P30, P40, P50, P60, P70 lần lượt là lực xô ngang
tương ứng với xe chạy vận tốc 10km/h, 20km/h, 30km/h, 40km/h,
50km/h, 60km/h, 70km/h. Lập bảng tính lực xô ngang P với góc gió
βc và vận tốc gió Uc thay đổi:


15
3.3.1. Trường hợp 1: Vận tốc gió Uc = 5 m/s

Hình 3. 9. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy ( Uc=5m/s)
Hình 3.9 mô tả sự tác động của vận tốc gió hướng gió và vận tốc
xe chạy, ở đây vân tốc gió 5m/s và hướng gió thay đổi từ 0-180 độ.
Qua biểu đồ trên ta thấy rằng, trong điều kiện vận tốc gió 5m/s xe
chạy an toàn với mọi hướng gió, vận tốc tối đa 70km/h.
3.3.2. Trường hợp 2: Vận tốc gió Uc = 10 m/s

Hình 3. 10. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=10m/s)


16
Hình 3.10 mô tả sự tác động của vận tốc gió hướng gió và vận tốc
xe chạy, ở đây vân tốc gió 10m/s và hướng gió thay đổi từ 0-180 độ.
Qua biểu đồ trên ta thấy rằng, khi vận tốc gió tăng lên đến 10m/s thì
ta thấy rằng lực ngang gần giao cắt với đường giới hạn Pgh
( Pmax=585,73 N
xe khi góc gió tác dụng β(c)=400 đến 800 tương ứng với P =
(622,48N – 743,4N)>Pgh=596,56N. Nguy hiểm nhất vẫn là lúc góc
gió β(c) =500. Các trường hợp còn lại lực ngang đều nằm dưới đường
giới hạn.


18
3.3.5. Trường hợp 5: Vận tốc gió Uc = 16 m/s

Hình 3. 13. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=16m/s)
Qua biểu đồ hình 3.13 trên ta thấy rằng, khi vân tốc gió tăng lên
đến 16m/s thì trường hợp vận tốc xe Vr ≥ 60 km/h có khả năng bị lật
xe khi góc gió tác dụng β(c)=300 đến 900 tương ứng với P =
(599,77N – 805,52N)>Pgh=596,56N. Nguy hiểm nhất vẫn là lúc góc
gió β(c) =500, tại đây xe chạy với vận tốc 50 km/h có xu hướng lật
do P = 590,98 N gần với lực ngang giới hạn Pgh=596,56N. Vì vậy,
để an toàn cho người tham gia giao thông với góc β(c) =500 , nên
giới hạn xe chạy tốc độ không quá 50km/h. Các trường hợp còn lại
lực ngang đều nằm dưới đường giới hạn.
3.3.6. Trường hợp 6: Vận tốc gió Uc = 18 m/s


19

Hình 3. 14. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=18m/s)
Qua biểu đồ hình 3.14 trên ta thấy rằng, khi vân tốc gió tăng lên
đến 18m/s thì trường hợp vận tốc xe Vr ≥ 50 km/h có khả năng bị lật
xe khi góc gió tác dụng β(c)=300 đến 900 tương ứng với P =


Hình 3. 1. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy ( Uc=24m/s)
Qua biểu đồ hình 3.17 trên ta thấy rằng, khi vân tốc gió tăng lên
đến 20m/s thì trường hợp vận tốc xe Vr ≥ 20 km/h có khả năng bị lật
xe khi góc gió tác dụng β(c)=300 đến 1000 tương ứng với P =
(626,12N – 1250,22)>Pgh=596,56N. Nguy hiểm nhất vẫn là lúc góc
gió β(c) =500. Các trường hợp còn lại lực ngang đều nằm dưới đường
giới hạn.
3.3.10. Trường hợp 10: Vận tốc gió Uc = 25 m/s

Hình 3. 2. Biểu đồ quan hệ tác động của gió lên xe máy
( Uc=25m/s)


22
Qua biểu đồ hình 3.18 trên ta thấy rằng, trường hợp này góc gió
trong khoảng β(c)=300 đến 1000 thì xe bị lật trong mọi trường hợp.
Mặt khác, với vận tốc gió lớn hơn 24m/s thì là gió bão mạnh, để đảm
bảo an toàn cho người tham gia giao thông cần cấm xe lưu thông.
3.4

Đề xuất giải pháp điều tiết giao thông qua cầu Trần Thị
Lý
Hải Châu

Sơn

Hình 3. 3. Quy ước hướng gió
Qua biểu đồ và phân tích vận tốc xe với từng góc gió cụ thể thì
tùy theo góc gió (hướng gió) mà điều tiết xe chạy với vận tốc hạn

Sơn Trà
Vrmax (km/h)
60
60


23
S
TT

Vận
tốc gió
Uc (m/s)

3

14-16

4

16-18

5

18-20

6

20-22


50
(140º60
60
(0º-30º )
60
60
(30º40
60
(90º60
40
(150º60
60
(0º-30º )
60
60
(30º.30
60
(100º 60
30
(150º 60
60
(0º-30º )
60
60
(30º20
60
(100º 60
20
(150º 60
60