NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA cdf14abd

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CAO ĐÌNH DŨNG
NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH
ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG
DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
Đà Nẵng - Năm 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CAO ĐÌNH DŨNG
NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH
ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG
DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA
Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Mã số : 8580205
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS VÕ DUY HÙNG
Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này hoàn toàn do tôi thực hiện.
Các đoạn trích dẫn và số liệu sử dụng trong luận văn đều được đẫn nguồn có độ
chính xác cao nhất trong phạm vi hiểu biết của tôi.
Tác giả luận văn
Cao Đình Dũng

LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất
cả các quý Thầy Cô trong khoa xây dựng cầu đường, Phòng Đào tạo sau Đại học Bách
Khoa Đà Nẵng, những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm hết
sức quý báu trong suốt quá trình học tập tại trường.
Bằng tất cả tấm lòng, tôi cũng xin gửi đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp lời
cảm ơn và những tình cảm chân thành nhất, những người đã khuyến khích, hỗ trợ,
động viên, tạo điều kiện cho tôi theo hết khóa học đào tạo cao học và hoàn thành luận
văn.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS. Võ Duy Hùng đã tận tình hướng dẫn
tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cám ơn!

TÓM TẮT LUẬN VĂN
ĐỀ TÀI : “NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY
VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA”
Học viên: Cao Đình Dũng
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Mã số: 8580205 Khóa:2016-2018
Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt: Kết cấu cầu là kết cấu được sử dụng với tần suất cao, chịu nhiều ảnh hưởng
trực tiếp của điều kiện môi trường, thiên tai và các tai nạn do con người gây ra như hiện tượng
cáp bị ăn mòn, tuột côn neo cáp, tuột nêm neo, phá hoại cáp do chịu mỏi vì biến dạng nhiệt
trong quá trình khai thác mà chưa có liệu pháp ngăn ngừa triệt để tác động trên. Các tác động
bất lợi trên có thể gây ra những ảnh hưởng xấu cho cầu trong điều kiện vận hành, khai thác,
gây nguy hiểm cho người và phương tiện. Khi lưu lượng xe ô tô qua cầu càng ngày càng lớn,
xe quá tải nhiều, tải trọng xe phức tạp …, cộng với sự giảm yếu tiết diện của cáp treo dầm
theo thời gian dẫn đến sự cố đứt cáp treo, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng khai thác cũng
như khả năng làm việc của cầu. Do đó, Luận văn này đi sâu vào nghiên cứu mức độ ảnh
hưởng từ sự cố đứt cáp treo dầm đến khả năng khai thác bình thường của cầu thông qua việc
ứng dụng phần mềm Midas/Civil 2011 để phân tích ứng xử của Cầu treo dây võng do sự cố
đứt cáp treo dầm gây ra là có cơ sở và thiết thực. Kết quả phân tích cầu treo Thuận Phước cho
thấy trường hợp có một dây treo bất lợi bị đứt thì lực căng dây treo tăng 163.13%, độ võng
của cầu thay đổi cao nhất là 39.22% so với ban đầu. Trường hợp có hai dây treo bị đứt thì lực
căng dây treo tăng 255.51%, độ võng của cầu thay đổi cao nhất là 110.36% so với ban đầu rõ
rệt hơn. Khi ba dây treo liên tiếp bị đứt thì lực căng dây treo tăng 149.89%, độ võng của cầu
thay đổi cao nhất là 1.47% so với ban đầu, hai cặp dây treo đối xứng bị đứt thì lực căng dây
treo tăng 101.29%, độ võng của cầu thay đổi cao nhất là 1.16% so với ban đầu, ba cặp dây
treo liên tiếp đối xứng bị đứt thì lực căng dây treo tăng 154.69%, độ võng của cầu thay đổi
cao nhất là 2.84% so với ban đầu rõ rệt hơn. Trường hợp đứt hai dây 9 và 66. Các dây này có
ứng suất trong dây treo ban đầu lớn nhất là 717 N/mm2
nhỏ hơn ứng suất cho phép 1670
N/mm2
, lực căng tăng 251.51% và độ võng là 110.36% tức là tăng 34 cm so với ban đầu. So
sánh với một số kết quả kiểm định cầu treo Thuận Phước , tác giả kết luận cầu sẽ vận hành
trong điều kiện an toàn trong các trường hợp trên tuy nhiên cần có biện pháp khắc phục và
theo dõi kịp thời.
Từ khóa: cáp treo; đứt cáp treo dầm; ứng xử cầu treo; dao động cầu treo; vận hành và
khai thác cầu treo.

TOPIC: “ A STUDY ON BEHAVIOR OF SUSPENSION BRIDGE DUE TO
HANGER CABLE BREAK”
Abstract: Bridge structure is the structure used in high frequency, directly affected by
environmental conditions, natural disasters and human-induced accidents such as cable
erosion, damage to the cable due to fatigue or thermal deformation in the operating process
without any preventive measures. This can lead to adverse effects to operation, exploitation,
endangering people and transportation means. Nowadays, the traffic pass through the bridge
is getting more crowded, together with the deterioration process leading to the borken of the
suspender. Therefore, this thesis study of the impact from the breakdown of hanger cable to
bridge behaviors by application of Midas Civil software. The analysis of the Thuan Phuoc
suspension bridge shows that there is a broken suspension cable, the tension in other hangers
increases 163.13% and the maximum deflection of the bridge increases 39.22% compared
with the original. In case of two suspension break at the same time, the tension of the hanger
increases 255.51%, the deflection of the bridge is the highest change 110.36% compared to
the original value. When the three suspenders broke, the hanger’s tension increased 149.89%,
the deflection of the bridge is the highest change is 1.47% compared to the original one.
When two pairs of symmetric suspension is broken, the tension of the suspension cable
increase 101.29% and the maximum change in deflection was 1.16% over the original, with
three pairs break symmetrically, the suspension tension increased 154.69%, the deflection of
the bridge changed 2.84% from the original. In case of breaking of two cable 9 and 66. These
cable have the highest initial stress of 717 N/mm2
, which is less than the allowable stress of
1670 N/mm2
, the tension increases by 251.51% and the deflection is 110.36%. Compared
with some results of inspection of Thuan Phuoc suspension bridge, the author concludes that
the bridge will operate safe but need more inspection and monitoring works.
Key words: suspender; broken of hangers; behavior of suspension bridge; vibration
mode shape; operation and exploitation of the suspension bridge.

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CÁM ƠN
TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC BẢNG
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài...................................................................................................1
2. Đối tượng nghiên cứu ...........................................................................................1
3. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................2
4. Đối tượng khảo sát................................................................................................2
5. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................2
6. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................2
7. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài....................................................2
8. Dự kiến nội dung của luận văn .............................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG VÀ CÁC SỰ CỐ
LIÊN QUAN...................................................................................................................4
1.1.Tổng quan về cầu treo dây võng...............................................................................4
1.1.1. Giới thiệu chung..............................................................................................4
1.1.2. Sự phát triển của cầu treo dây võng trên Thế Giới.........................................4
1.1.3. Sự phát triển của cầu treo dây võng ở Việt Nam..........................................10
1.2.Tình hình nghiên cứu sự cố đứt cáp treo dầm của cầu treo dây võng ở Thế Giới
và Việt Nam...................................................................................................................13
1.2.1. Các nghiên cứu trên Thế Giới.......................................................................13
1.2.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam..........................................................................18
1.3.Tình hình điều tiết giao thông trên cầu khi đứt cáp treo của cầu treo dây võng ở
Thế Giới và Việt Nam ...................................................................................................19
1.3.1. Ở trên Thế Giới.............................................................................................19
1.3.2. Ở Việt Nam...................................................................................................20
1.4.Tầm quan trọng của việc điều tiết giao thông trên cầu khi đứt cáp treo.................22
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI...................................................23
2.1. Giới thiệu lý thuyết về mô hình hóa cầu treo dây võng .........................................23
2.2. Cơ sở xây dựng mô hình ........................................................................................25
2.3. Giới thiệu về phần mềm Midas ..............................................................................25

2.4. Cơ sở phân tích bằng phần tử hữu hạn...................................................................26
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỨT CÁP ĐẾN SỰ LÀM
VIỆC CỦA CẦU TREO DÂY VÕNG.......................................................................32
3.1. Mô hình hóa kết cấu ...............................................................................................32
3.2. Ảnh hưởng của việc đứt 1 dây cáp treo đến sự làm việc của cầu ..........................61
3.3. Ảnh hưởng của đứt 2 dây cáp treo đến sự làm việc của cầu ..................................64
3.4. Ảnh hưởng của đứt 3 dây cáp treo liên tiếp, 2 cặp dây treo đối xứng, 3 cặp dây
đối xứng liên tiếp đến sự làm việc của cầu ...................................................................67
3.5. Kết quả mô hình hóa mode dao động của cầu treo dây võng................................71
3.6. Các biện pháp điều tiết và cảnh báo khi có sự cố xảy ra........................................78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................................80
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................82
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
Tên bảng Trang
1.1. Kích thước các cầu treo dây võng nhịp lớn trên thế giới 6
1.2. Kích thước các cầu treo dây võng tại Việt Nam 11
3.1. Thông số Cáp chủ và cáp treo dầm 32
3.2. Đặc trưng mặt cắt ngang dầm chủ như sau 33
3.3.
Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo theo TTGH sử
dụng (AASHTO- LRFD Load)
36
3.4.
Các tổ hợp tải trọng được khai báo trong chương trình để có tổ
hợp được các giá trị bất lợi nhất
36
3.5. Bảng kết quả ứng suất trong dây treo dầm 37
3.6.
Bảng tính toán, tổ hợp vị trí cáp treo đứt theo ứng suất lớn nhất
trong dây treo dầm ở bảng 7
39
3.7..
Bảng tổng hợp lực căng trong các dây treo các trường hợp đứt
dây treo (TH1.1 đến TH5.2) so với điều kiện khi dây treo
không bị đứt (TH0).
46
3.8.
Bảng tính toán chênh lệch % giữa lực căng dây treo trước và
sau khi đứt dây treo (TH1.1-TH5.2)
50
3.9.
Bảng tổng hợp độ võng của dầm chủ trong các trường hợp đứt
dây treo (TH1.1 đến TH5.2) so với độ võng ở điều kiện khi dây
treo không bị đứt (TH0), xét theo tổ hợp tải trọng hoạt tải xe
thiết kế HL93 gây ra:
54
3.10.
Bảng tổng hợp độ võng của dầm chủ trong các trường hợp đứt
dây treo (TH1.1 đến TH5.2) so với độ võng ở điều kiện khi dây
treo không bị đứt (TH0), xét theo tổ hợp tải trọng hoạt tải xe
thiết kế HL93 + người gây ra
56
3.11.
Bảng tổng hợp chênh lệch độ võng của dầm chủ trong các
trường hợp đứt dây treo (TH1.1 đến TH5.2) so với độ võng ở
điều kiện khi dây treo không bị đứt (TH0) xét theo tổ hợp tải
trọng hoạt tải xe thiết kế HL93 gây ra
58
3.12.
Bảng tổng hợp chênh lệch độ võng của dầm chủ trong các
trường hợp đứt dây treo (TH1.1 đến TH5.2) so với độ võng ở
điều kiện khi dây treo không bị đứt (TH0) xét theo tổ hợp tải
trọng hoạt tải xe thiết kế HL93+người gây ra:
60

Số hiệu
bảng
Tên bảng Trang
3.13.
Bảng tần số riêng của cầu ở trạng thái đầy đủ dây treo “TH0”
và trạng thái đứt cặp dây treo 9+66 ở “TH5.2”
76

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
Tên hình Trang
1.1. Mặt cắt ngang cầu Severn 12
1.2. Mặt cắt ngang cầu Tsing Ma 12
1.3. Mặt cắt ngang cầu Akashi Kaikyo 12
1.4. Mặt cắt ngang cầu Messina Straits 12
1.5. Mặt cắt ngang cầu Thuận Phước 13
2.1. Sơ đồ chịu lực của cầu treo dây võng 23
2.2. Mô hình hóa quá trình thi công theo phương pháp ngược 24
3.1. Bảng thông số khai báo trong mô hình 34
3.2. Mô hình hoàn thiện 3D 34
3.3. Mặt chính diện 34
3.4. Sơ đồ đánh số thứ tự dây treo thượng lưu của cầu Thuận Phước 35
3.5. Sơ đồ đánh số thứ tự dây treo hạ lưu của cầu Thuận Phước 35
3.6.
Sơ đồ cầu treo được mô hình hóa bằng phần mềm MiDAS/Civil 2011
trong điều kiện đầy đủ dây.
35
3.7. Phân bố lực căng,điều kiện đầy đủ dây TH3(CĐ1) (KN). 39
3.8. Ứng suất dây treo,điều kiện đầy đủ dây TH3(CĐ1) (N/mm2). 39
3.9. Độ võng của dầm chủ,điều kiện đầy đủ dây(xét tổ hợp HT) (m). 39
3.10.
Độ võng của dầm chủ,điều kiện đầy đủ dây (chỉ xét xe thiết kế
0.65HL93) (m).
40
3.11. Ví trí cáp số 26 40
3.12. Phân bố lực căng dây 01 đến 57 trường hợp đứt cáp số 26(CĐ1) 40
3.13. Phân bố lực căng dây 58 đến 114 trường hợp đứt cáp số 86 (CĐ1) 40
3.14. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26 (xét tổ hợp HT) 40
3.15. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26 (xét 0.65HL93) 40
3.16. Vị trí cặp cáp số 26 -83 41
3.17.
Phân bố lực căng dây 01 đến 57 trường hợp đứt cáp cặp cáp số 26-
83(CĐ1)
41
3.18.
Phân bố lực căng dây 58 đến 114 trường hợp đứt cáp cặp cáp số 26-
83(CĐ1)
41
3.19. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-83(xét tổ hợp HT) 41
3.20. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-83(xét 0.65HL93) 41
3.21. Ví trí cặp cáp số 26-27( liền kề) 41
3.22. Phân bố lực căng từ dây 01 đến 57 trường hợp cáp số 26-27 (CĐ1). 42

Số hiệu
hình
Tên hình Trang
3.23. Phân bố lực căng từ dây 58 đến 114 trường hợp cáp 26-27 (CĐ1). 42
3.24. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27(xét tổ hợp HT) 42
3.25. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27(xét 0.65HL93) 42
3.26. Phân bố lực căng dây 01 đến 57, cáp số 26-27 và 83-84 (CĐ1). 42
3.27. Phân bố lực căng dây 58 đến 114, cáp số 26-27 và 83-84 (CĐ1). 42
3.28. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27 và 83-84 (xét tổ hợp HT) 42
3.29. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27 và 83-84 (xét 0.65HL93) 43
3.30. Phân bố lực căng dây 01 đến 57, cáp số 26-27-28(CĐ1). 43
3.31. Phân bố lực căng dây 58 đến 114, cáp số 26-27-28 (CĐ1). 43
3.32. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27-28 (xét tổ hợp HT) 43
3.33. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27-28 (xét 0.65HL93) 43
3.34. Phân bố lực căng dây 01 đến 57, cáp số 26-27-28 và 83-84-85 (CĐ1) 43
3.35. Phân bố lực căng dây 58 đến 114, cáp số 26-27-28 và 83-84-85 (CĐ1). 43
3.36. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27-28 và 83-84-85 (Tổ hợp HT) 44
3.37. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27-28 và 83-84-85 (xét 0.65HL93) 44
3.38. Phân bố lực căng dây 01 đến 57 trường hợp đứt cáp số 10 (CĐ1) 44
3.39. Phân bố lực căng dây 58 đến 114 trường hợp đứt cáp số 10 (CĐ1). 44
3.42. Phân bố lực căng dây 01 đến 57, đứt cáp số 10-67 (CĐ1). 44
3.43. Phân bố lực căng dây 58 đến 114, đứt cáp số 10-67 (CĐ1). 45
3.44. Độ võng trường hợp đứt cáp số 10-67 (xét tổ hợp HT) 45
3.45. Độ võng trường hợp đứt cáp số 10-67 (xét 0.65HL93) 45
3.50. Phân bố lực căng 01 đến 57, đứt cáp số 9-66 (CĐ1). 45
3.51. Phân bố lực căng 58 đến 114, đứt cáp số 9-66 (CĐ1). 46
3.52. Độ võng trường hợp đứt cáp số 9-66 (xét tổ hợp HT) 46
3.53. Độ võng trường hợp đứt cáp số 9-66 (xét 0.65HL93) 46
3.54.
Biểu đồ sự phân bố lại lực căng cáp treo ở các trường hợp TH1.1,
TH4.1, TH5.1 so với TH0
62
3.55.
Biểu đồ sự thay đổi độ võng dầm chủ ở các trường hợp TH1.1, TH4.1,
TH5.1 so với TH0
63
3.56. Biểu đồ sự phân bố lại lực căng cáp treo ở các trường hợp TH1.2, 65

Số hiệu
hình
Tên hình Trang
TH2.1, TH4.2, TH5.2 so với TH0
3.57.
TH4.2, TH5.2 so với TH0
66
3.58.
Biểu đồ sự phân bố lại lực căng cáp treo ở các trường hợp TH3.1,
TH2.2 so với TH0
68
3.59. Biểu đồ sự phân bố lại lực căng cáp treo ở các trường hợp TH3.2 69
so với
TH0
69
3.60.
TH3.2 so với TH0
70
3.61.
Biểu đồ bao sự thay đổi độ võng dầm chủ ở các trường hợp khác so
với TH0
70
3.62. Dao động riêng của cầu khi đủ dây ở mode 1 71
3.72. Dao động riêng của cầu TH5.2 ở mode 1 74
3.82. Biểu đồ so sánh thay đổi tần số TH5.2 so với TH0 77

1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Như ta đã biết cầu treo dây võng là hệ kết cấu treo có 1 lớp dây chủ nối với dầm
cứng bằng các dây treo thẳng đứng, trong đó dây cáp chủ và dây cáp treo dầm là dây
chịu lực chính, do vậy tận dụng được hết thành tựu khoa học kỹ thuật về sự làm việc
của vật liệu. Chính về có ưu điểm này nên cầu treo vượt được khẩu độ rất lớn mà các
kết cấu cầu khác không làm được . Ví dụ như cầu Akashi Kaikyo ở Nhật Bản 3 nhịp
960+1991+960, nhịp chính 1991 m, cầu Great belt east ở Đan Mạch 3 nhịp
535+1624+535, nhịp chính 1624 m, cầu Humber của Anh 3 nhịp 280+1410+530, nhịp
chính 1410 m... Cùng với Thế Giới, ở nước ta đã xây dựng được rất nhiều cây cầu treo
dây võng trong đó có cầu Thuận Phước Đà Nẵng là cây cầu treo dây võng dài nhất
Việt Nam với phần nhịp chính 3 nhịp 125+405+125 m, khẩu độ nhịp dây võng lớn
nhất 405m ( khoảng cách 2 trụ tháp), cầu treo Cẩm Lương Thanh Hóa 3 nhịp
35+140+35, nhịp chính 140 m khổ cầu 2.5+2x0.3 m. Tuy nhiên bên cạnh nhưng ưu
điểm lớn thì còn có nhược điểm do xuất phát từ đặc điểm cấu tạo của cáp chủ, cáp treo
dầm như : Cáp tao sợi song song hình lục giác, cáp bó tao, cáp sợi, cáp khóa xoắn (cáp
lõi cứng) … đa số bằng vật liệu kim loại và bó cáp có độ rỗng lớn nên dễ bị xâm thực
trực tiếp từ môi trường bên ngoài như : nắng, gió - mưa, hơi nước mặn (đối với cầu
qua các eo biển, hoặc cửa sông lớn giáp biển…) gây ra hiện tượng cáp bị ăn mòn
nhanh, ngoài ra có thể gây ra các hệ lụy đối với cáp treo như : cáp bị ăn mòn, tuột côn
neo cáp, tuột nêm neo…Kinh nghiệm khai thác cầu treo trên thế giới cho thấy nếu thiết
kế cáp dây treo không tốt rất dễ gây ra phá hoại cáp do chịu mỏi vì biến dạng nhiệt
trong quá trình khai thác mà chưa có liệu pháp ngăn ngừa triệt để tác động trên . Khi
lưu lượng xe ô tô qua cầu càng ngày càng lớn, xe quá tải nhiều, tải trọng xe phức tạp
…, cộng với sự giảm yếu tiết diện của cáp treo dầm dẫn đến sự cố đứt cáp treo ảnh
hưởng trực tiếp đến chất lượng khai thác cũng như khả năng làm việc của cầu, qua đó
câu hỏi đặt ra cho nghành chúng ta là khi sự cố xảy ra thì cầu có làm việc được nữa
hay không, nếu làm được thì những loại xe nào được đi qua? tổ chức phân làn xe chạy
như thế nào? trong thời gian chờ xử lý. Do đó, việc nghiên cứu mức độ ảnh hưởng từ
sự cố đứt cáp treo dầm đến khả năng khai thác bình thường của cầu thông qua việc
ứng dụng phần mềm Midas civil để phân tích ứng xử của Cầu treo dây võng do sự cố
đứt cáp treo dầm gây ra là có cơ sở và thiết thực.
2. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu phân tích kết cấu cầu treo dây võng Thuận Phước,
đặc biệt là cáp treo dầm.

2
3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu ứng xử của cầu treo dây võng sau khi đứt dây cáp treo dầm bất kỳ
và đưa ra các khuyến nghị.
4. Đối tượng khảo sát
Sự thay đổi lực căng trong dây và độ võng kết cấu nhịp khi đứt cáp treo bất kỳ.
Đồng thời phân tích mô hình động để tìm ra các sự thay đổi về mode dao động
của cầu Thuận Phước trước và sau khi đứt cáp.
5. Mục tiêu nghiên cứu
a. Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu ứng xử của cầu ảnh hưởng tới khả năng khai thác khi xe thông qua
cầu. Đồng thời, đề tài cũng đưa ra các dây bất lợi có thể đứt trước để nhà quản lý có
các biện pháp theo dõi và sữa chữa khi có sự cố xảy ra.
Đề xuất biện pháp điều tiết giao thông phù hợp sau khi xảy ra sự cố đứt cáp treo
dầm và đưa ra các cảnh báo về rủi ro khi xe qua cầu.
Đưa ra kết luận và hướng phát triển của đề tài.
b. Mục tiêu cụ thể
Ứng dụng phần mềm Midas civil để phân tích ứng xử của cầu treo dây võng do
sự cố đứt cáp treo dầm gây ra, thông qua đó cho thấy :
Nghiên cứu xu hướng phân bố lực căng sau khi đứt cáp, đưa ra các dây có ứng
suất lớn nhất trước và sau khi đứt cáp treo.
Ảnh hưởng của việc đứt cáp đến độ võng, cũng như sự phân bố lực căng trong
dây và động võng kết cấu nhịp.
Tìm ra giá trị độ võng lớn nhất ở các vị trí cáp treo bất lợi nhất khi chịu các tổ
hợp tải trọng hiện đang áp dụng ở cầu Thuận Phước.
Đề xuất biện pháp điều tiết giao thông trên cầu ngay sau khi đứt cáp treo dầm
theo tình hình cụ thể, đồng thời đề xuất biện pháp xử lý.
6. Phương pháp nghiên cứu
Thu thập tài liệu có liên quan đến đề tài. Các thông số về các bộ phận của Cầu
Thuận Phước.
Ứng dụng phần mềm Midas civil để mô hình hóa và phân tích ứng xử cho cầu
treo dây võng.
Nghiên cứu và phát triển lý thuyết cho bài toán thực tế dựa trên mô hình tính
toán để phục vụ đề tài luận văn.
7. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài
Xác định được sự ảnh hưởng của việc đứt cáp đến sự làm việc của cầu đến khả
năng khai thác bình thường của cầu.

3
Sớm đưa ra các cảnh báo để phòng ngừa những rủi ro ngoài ý muốn và đưa ra
các biện pháp quản lý phù hợp.
Đề xuất được các biện pháp an toàn cho các loại xe khi lưu thông qua cầu sau
khi cáp treo bị đứt và có thể ứng dụng cho các công trình cầu treo tương tự trong nước
và trên thế giới.
8. Dự kiến nội dung của luận văn
Nội dung đề tài nghiên cứu gồm phần mở đầu và 4 chương.
Chương 1. Tổng quan về cầu dây võng và các sự cố liên quan.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết của đề tài
Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của đứt cáp đến sự làm việc của cầu treo dây
võng
Chương 4. Kết luận và kiến nghị

4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CẦU TREO DÂY VÕNG VÀ
CÁC SỰ CỐ LIÊN QUAN
1.1. Tổng quan về cầu treo dây võng
1.1.1. Giới thiệu chung
Cầu treo dây võng là một loại cầu có kết cấu cầu treo dạng cáp treo trên cáp,
thay vì cáp treo trực tiếp vào trụ cầu như cầu treo dây văng. Hệ cáp treo chính của cầu
được móc liên kết chắc chắn vào đỉnh tháp cầu, như đường dây điện cao thế, nhưng do
khoảng cách nhịp lớn và chịu tải nặng chúng thường có dạng bị võng xuống ở khoảng
giữa nhịp cầu. Từ hệ cáp treo chính này, thường nằm 2 bên thành cầu, các hệ cáp treo
thẳng đứng được (móc vào hệ cáp chính) treo rủ xuống với khoảng cách song song đều
nhau đỡ lấy từng đốt bản mặt cầu. Hệ cáp chính được neo vào đất thông qua mố neo,
hoặc neo vào dầm cứng, hoặc hố thế trọng lực, hố thế áp lực… Chính nhờ có hệ kết
cấu dây cáp treo không phụ thuộc vào góc neo cáp, chiều cao trụ cầu và khoảng cách
điểm neo đốt cầu vào cáp treo tới trụ tháp, mà cầu treo dây võng có thể vượt được các
nhịp lớn hơn cầu treo dây văng (loại cầu phụ thuộc nhiều vào những yếu tố đó). Do đó
những cầu treo nhịp dài nhất trên thế giới là các cầu treo dây võng.
1.1.2. Sự phát triển của cầu treo dây võng trên Thế Giới
Cầu treo dây võng hiện đại được phát triển từ thế kỷ thứ XVIII dựa trên cơ sở
sự phát triển của các dạng kết cấu cầu và công nghệ sản xuất thép. Cầu Jacobs creek
được xây dựng ở Mỹ vào năm 1801 theo thiết kế của Finley, có nhịp giữa 21,3m. Đặc
biệt cầu này có dầm chủ dạng dàn để tạo độ cứng cho cầu và tạo sự phân bố tải trọng
qua tháp treo cáp, vì vậy hạn chế đáng kể biến dạng của cáp. Cầu Clipfton với nhịp
giữa 214m, được khởi công 1831 và hoàn thành 1864 ở Anh, hiện này cầu vẫn đang
khai thác bình thường. Tiếp theo đến giữa thế kỷ thứ XIX ở Mỹ, cầu Niagara với nhịp
chính 246m, sử dụng cáp kim loại dạng song song do Roebling đề xuất và hoàn thành
cầu năm 1855. Đến 1883 cầu Brooklyn nhịp giữa là 486 m bắc qua sông New York
East và là cây cầu treo hiện đại nhất lúc bấy giờ.
Tiếp đến năm 1903 cầu Manhattan với nhịp giữa dài 448m và cầu Williamsburg
với nhịp giữa dài 448m trên cùng dòng sông. Đến năm 1931 cầu George Washington
bắc qua song Hudson ở New York với nhịp giữa 1067m, tháp bằng thép cao 180m,
dây chủ gồm 4 bó cáp,mỗi bó đường kính 90cm, dầm cứng dạng dàn thép rộng 32,3m
cao 9,1m và được bố trí 6 làn xe được hoàn thành. Đến năm 1962 cầu George được
cải tạo lại lên 14 làn xe. Đồng thời trong năm 1936 cầu dây võng qua vịnh San

5
francisco – oakland cầu dây võng kép với nhịp chính 704m hoàn thành. Năm 1937 cầu
Golden Gate với nhịp giữa bằng 1280m tháp bằng thép cao 227m, dây chủ dùng 2 cáp
, mỗi bó cáp có đường kính 90cm, được xây dựng trên khu vực vịnh San francisco.
Năm 1940 cầu treo Tacoma Narrows với nhịp giữa 853m, là cây cầu treo dây võng lớn
thứ 3 Thế Giới lúc bấy giờ có dầm cứng kiểu dầm I đặc. Ngay sau khi xây dựng xong,
cầu đã xuất hiện dao động uốn với biên độ đến 8,5m xảy ra cùng với dao động xoắn và
cầu này sụp đổ dưới tốc độ gió 19m/s chỉ sau 4 tháng sau khi hoàn thành. Sau đó đến
năm 1950 cầu Tacoma Narrows mới được cải tiến dầm cứng I thành dầm cứng kiểu
dàn. Năm 1956 cầu Mackinac Strais với nhịp giữa 1158m, tương đương cầu Golden
Gate và năm 1964 xây cầu Verrazano – Narrows với nhịp giữa 1298m, giữ kỷ lục Thế
Giới sau khoảng 17 năm.
Tại nước Anh cầu treo Forth Road với nhịp giữa dạng dàn dây, nhịp chính 1006
và cầu Servern 1966 với nhịp giữa 998m được xây dựng với dầm hộp và dây treo cáp
chéo. Thiết kế độc đáo đã cách mạng hóa cầu treo dây võng. Cầu Humber với nhịp
giữa 1410m là cầu dài nhất Thế Giới trước năm 1997.
Tại Bồ Đào Nha năm 1966 cầu treo dây võng 25 de Abrill được thiết kế cho tải
trọng xe lửa và ô tô với nhịp chính 1013m. Đến năm 1998 ở Đan Mạch cầu Great Belt
East với nhịp chính 1624m với dạng dầm hộp và đứng thứ 2 Thế Giới hiện nay. Còn ở
Nhật Bản cầu Honshu Shikoku hoàn thành năm 1973 với nhịp giữa là 712m. Năm
1983 cầu Innoshima với nhịp chính 770m, năm 1985 cầu Ohnaruto có nhịp chính
876m, dùng cho xe lửa. Ngoài ra cầu Minami Bisan nhịp chính 1100m, cầu Kita Bisan
Seto với nhịp chính 990m, cầu Shimotsui Sento nhịp chính 910m, cầu Akashi Kaikyo
hoàn thành 1998 với nhịp chính 1991m. tại Thổ Nhĩ Kỳ năm 1973 xây dựng cầu
Bosporus với nhịp chính 1074m, cầu Fail sulta mehmet với nhịp chính 1090m dùng
dây treo thẳng đứng thay cho các dây treo chéo. Tại Trung Quốc có cầu Tsing Ma
Hồng Kông cho xe lửa và ô tô đi chung với nhịp chính 1377m hoàn thành năm 1997,
cầu Jing Jin Yangtze với nhịp chính 1385m là hai cầu treo sử dụng dầm hộp cứng và
tháp chính bằng bê tông.

6
Bảng 1.1. Kích thước các cầu treo dây võng nhịp lớn trên thế giới
STT
TÊN
CẦU
HÌNH ẢNH
TÊN
NƯỚC
NĂM HOÀN
THÀNH
CHIỀU DÀI
CÁC NHỊP
LOẠI
GHI
CHÚ
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
1
Akashi
Kaikyo
Nhật Bản 1998 960+1991+960
3 nhịp 2
chốt
2
Great Belt
East
Đan Mạch 1998 535+1624+535 Liên tục
3 Humber Anh 1981 280+1410+530
3 nhịp 2
chốt
4
Jing Yin
Yangtze
Trung
Quốc
1999
336,5+1385+3
09,34
Nhịp đơn
5
Verrazano
Narrows
Mỹ 1964
370,3+1298,5+
370,3
3 nhịp 2
chốt
6 Tsing Ma
Trung
Quốc
1997 455+1377+300 Liên tục
Đường
bộ và
đường
xe lửa
7
Golden
Gate
Mỹ 1937
342,9+1280,2+
342,9
3 nhịp 2
chốt

7
STT
TÊN
CẦU
HÌNH ẢNH
TÊN
NƯỚC
NĂM HOÀN
THÀNH
CHIỀU DÀI
CÁC NHỊP
LOẠI
GHI
CHÚ
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
8
Hoga
kusten
Thủy Điển 1997 310+1210+280
3 nhịp 2
chốt
9 Mackinac Mỹ 1957
548,6+1158,2+
548,6
3 nhịp 2
chốt
10
Mianami
Bisan-
Seto
Nhật bản 1988 274+1100+274 Liên tục
Đường
bộ và
đường
xe lửa
11
Fatih
Sultan
Mehmet
Thổ Nhĩ
Kỳ
1988 210+1090+210 Nhịp đơn
12 Bosphorus
Thổ Nhĩ
Kỳ
1973 231+1074+255 Nhịp đơn
13
George
Washingt
on
Mỹ 1931
185,9+1066,8+
198,1
3 nhịp 2
chốt
14
Kurushim
a Kaikyo
3
Nhật bản 1999 260+1030+280 Nhịp đơn

8
STT
TÊN
CẦU
HÌNH ẢNH
TÊN
NƯỚC
NĂM HOÀN
THÀNH
CHIỀU DÀI
CÁC NHỊP
LOẠI
GHI
CHÚ
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
15
Kurushim
a Kaikyo
2
Nhật bản 1999 250+1020+245
2 nhịp 2
chốt
16
25 de
Abril
Bổ Đào
Nha
1966
483,4+1012,9+
483,4
Liên tục
17
Forth
Road
Anh 1964
408,4+1005,8+
408,4
3 nhịp 2
chốt
18
Kita Bisan
Seto
Nhật bản 1988 274+990+274 Liên tục
19 Severn Anh 1966
304,8+987,6+3
04,8
3 nhịp 2
chốt
20
Shimotsui
-Seto
Nhật bản 1988 230+940+230
Nhịp đơn
có mút
thừa
Đường
bộ và
đường
xe lửa
21
Xi Ling
Yangtze
Trung
Quốc
1997 225+900+255 Nhịp đơn

9
STT
TÊN
CẦU
HÌNH ẢNH
TÊN
NƯỚC
NĂM HOÀN
THÀNH
CHIỀU DÀI
CÁC NHỊP
LOẠI
GHI
CHÚ
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
22
Hu Men
Zhu Jiang
Trung
Quốc
1997
302+888+348.
5
Nhịp đơn
23 Ohnaruto Nhật bản 1985
93+330+876+3
30
3 nhịp 2
chốt
Đường
bộ và
đường
xe lửa
24
Tacoma
Narrows 2
Mỹ 1950
335.3+835.4+3
35.3
3 nhịp 2
chốt
25 AsKoy Na Uy 1992 173+850+173 Nhịp đơn
26 Innoshima Nhật bản 1993 250+770+250
3 nhịp 2
chốt
27 Akinada Nhật bản 2000 255+750+170
3 nhịp 2
chốt
28 Hakucho Nhật bản 1998 330+720+330
3 nhịp 2
chốt

10
STT
TÊN
CẦU
HÌNH ẢNH
TÊN
NƯỚC
NĂM HOÀN
THÀNH
CHIỀU DÀI
CÁC NHỊP
LOẠI
GHI
CHÚ
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
29 Agostura Venezuela 1967 280+712+280
3 nhịp 2
chốt
30
San
Francisco
- Oakland
Bay
Mỹ 1936
356.9+704.1+3
53.6
3 nhịp 2
chốt
(Nguồn: Wikipedia)
1.1.3. Sự phát triển của cầu treo dây võng ở Việt Nam
Ở nước ta trong những năm chiến tranh, cầu cống bị đánh phá nhiều và để phục
vụ kịp thời cho tiền tuyến nên cần khôi lại những cây cầu bị phá hoại. Khi đó việc xây
dựng cầu treo, cầu cáp là giải pháp nhanh và hợp lý nhất. Cho đến ngày nay, cầu treo
dây võng luôn giữ một vị trí quan trọng trong giao thông miền núi, phục vụ đắc lực
cho công cuộc phát triển kinh tế vùng sâu, vùng xa ở nước ta. Những vị trí vượt sông
lớn và yêu cầu thông thuyền lớn thì việc xây dựng cầu treo sẽ có ưu điểm là ít làm xáo
trộn chế độ dòng chảy tự nhiên của sông, mang lại hiệu quả thiết thực về kinh tế kỹ
thuật. Hơn nữa cầu treo luôn tạo được dáng và vẻ đẹp và là điểm nhấn giữa các khu
vực đô thị lớn.
Năm 1965 đến 1975 ở nước ta chủ yếu xây dựng loại cầu cáp không cổng chỉ
có 1 hệ dây khẩu độ từ 80-:-120m, còn cầu cáp có cổng áp dụng cho khẩu độ 120-:-
200m. Vào năm 1965-1966 đã xây dựng các cầu như: Cầu Sông Lô khẩu độ 120m, cầu
Kỳ Cùng khẩu độ 120m, năm 1967 cầu cáp Việt Trì khẩu độ 225m, cầu Đuống khẩu
độ 190m. Năm 1969 xây dựng cầu Đò Quan (Nam Định) khẩu độ 190m, với sơ đồ cáp
chủ bắt chéo 2 dây.Sau thời kỳ này hàng loạt cầu treo dầm cứng như cầu Bảo Nhai
khẩu độ 140m, cầu Hang Tôm khẩu độ 140m, cầu Cốc Pài khẩu độ 100m, cầu treo
Cửa Rào khẩu độ 130m. Đến năm 2003 xây cầu Thuận Phước Đà Nẵng cho đến năm
2009 là hoàn thành và là cây cầu treo dây võng dài nhất Việt Nam với phần nhịp chính
3 nhịp 125+405+125 m, khẩu độ nhịp dây võng lớn nhất 405m ( khoảng cách 2 trụ
tháp). Cầu treo Cẩm Lương Thanh Hóa 3 nhịp 35+140+35, nhịp chính 140 m khổ cầu
2.5+2x0.3 m.

11
Bảng 1.2. Kích thước các cầu treo dây võng tại Việt Nam
TT Tên cầu Hình ảnh
Tải
trọng
thiết kế
L biên
(m)
L nhịp
chính
(m)
Dầm mặt
cầu
Khổ
cầu
Khoảng
cách tim
cụm cáp
chủ
1
Bến Tắt
(Quảng
Trị)
Đoàn xe
H10
30x2 100 5I 360 4 6
2
Bảo
Nhai
(Lào cai)
1 xe
10,4T
+ Rơ
móoc
4,8T
50x2 140 4I 450 4 6
3
Nầm
(Hà
Tĩnh)
1 xe 10T 30x2 120 6I 280 4 6
4
Chợ
Bộng
(Hà
Tĩnh)
Đoàn xe
H13
30x2 120 10I 180 4 6
5
Địa Lợi
(Hà
Tĩnh)
1 xe 16,9
T
52x2 130 10I 230 4 6
6
Cửa Rào
(Nghệ
An)
1 xe 18 T 23x2 100
3I 450+ 4I
200
4 5,6
7
Cốc Pài
(Hà
Giang)
1 xe 8 T
+
Rơ móoc
4,8T
25x2 140 6I 300 4 6
8
Cầu treo
dây võng
Thuận
Phước
đoàn xe
H10,
kiểm
toán X60
125x2 405
Dầm hộp
thép
18 19

12
Một số mặt cắt ngang điển hình của cầu treo dây võng trên Thế Giới
Hình 1.1. Mặt cắt ngang cầu Severn
Hình 1.2. Mặt cắt ngang cầu Tsing Ma
Hình 1.3. Mặt cắt ngang cầu Akashi Kaikyo
Hình 1.4. Mặt cắt ngang cầu Messina Straits

13
900
14000/2
19000/2
2000 1800
3700
7100
2500
3700 7100
2000
19000/2
21600
1800 14000/2
1600
Hình 1.5. Mặt cắt ngang cầu Thuận Phước
1.2. Tình hình nghiên cứu sự cố đứt cáp treo dầm của cầu treo dây võng ở
Thế Giới và Việt Nam
1.2.1. Các nghiên cứu trên Thế Giới
Thomas Ole Messelt Fadnes tại Đại học Stavanger – Na Uy [1]. Một nghiên
cứu quy mô đầy đủ về giao thông gây ra dao động của một cây cầu treo. Luận văn của
ông tập trung vào những rung động gây ra bởi giao thông của một cây cầu treo, và các
thuộc tính thuộc về cách gắn vào trong các dữ liệu đặc trưng do giao thông gây ra.
Giao thông đã được quan sát thấy ở cầu Lysefjorden trong năm ngày khác nhau với tốc
độ gió thấp. Các quan sát được đồng bộ với dữ liệu gia tốc và gió thu được liên tục
trên cầu. Mục đích của nghiên cứu này là nghiên cứu phản ứng tải va đập của xe hạng
nặng và ước tính tỷ lệ giảm chấn phương tiện của cầu. Trong một thí nghiệm thực hiện
hợp tác với lái xe tải Anette Ravndal, một chiếc xe tải 50 tấn đã vượt qua cầu với các
vận tốc khác nhau từ các hướng khác nhau. Các kết quả từ thí nghiệm này cho thấy
phản ứng tải tác động hiện diện, nhưng với cường độ khác nhau và gây ra các chế độ
rung động khác nhau. Đối với các chế độ đầu tiên, phản ứng dường như tương đối
giống nhau đối với cả xuất phát và đi vào cầu với vận tốc cao, trong khi ở chế độ cao
hơn, tần số trên 1Hz, ảnh hưởng tác động cho xe vào cầu với tốc độ cao có vẻ nhiều
hơn đáng kể. Tám tỷ lệ giảm chấn theo phương thức cho cầu đã được ước tính bằng
cách sử dụng sự giảm chấn độ nhớt. Điều này được thực hiện bằng cách cô lập phân rã
tự do của cây cầu sau khi các phương tiện hạng nặng đã kích thích và ra khỏi cầu. Các
kết quả có sự thay đổi tương đối lớn, nhưng là hợp lý so với các phương pháp khác sử
dụng để ước lượng tỷ lệ giảm chấn cho cầu Lysefjorden cũng như các cấu trúc tương
tự trong các tài liệu hiện có. Những biến thể lớn này có thể được giải thích bởi các
biến thể về gió và nhiệt độ, nhưng cũng có thể là do sự thiếu chính xác trong việc lọc
các dữ liệu.

14
Etienne Cheynet tại Đại học Stavanger – Na Uy [2]. Rung động gió gây ra của
một cây cầu treo. Kể từ tháng 11 năm 2013, cầu treo dây võng Lysefjorden được trang
bị nhiều máy đo và máy đo tốc độ âm. Trong năm 2014, hai chiến dịch đo đạc ngắn đã
được tiến hành với hệ thống lướt gió Doppler đơn và đôi để đánh giá khả năng của
chúng trong việc thu thập các đặc tính nhiễu loạn liên quan đến thiết kế cầu. Luận án
này được cấu trúc xung quanh ba trục chính là trung tâm cho một sự xác nhận có hệ
thống của lý thuyết rung lắc do xoáy khí trong quy mô đầy đủ. Thứ nhất, một điều tra
chi tiết về điều kiện dòng chảy tại vị trí cầu được thực hiện, bằng cách sử dụng cả dữ
liệu từ máy đo không khí và loại gió Doppler. Thứ hai, các thông số hình học của cầu
Lysefjorden được xác định bằng cách sử dụng phân tích modal hoạt động. Thứ ba,
phản ứng rung lắc của cầu Lysefjorden được đánh giá. Thảo luận tập trung vào các
nguồn của sự khác biệt giữa các đáp ứng được đo lường và tính toán, được lựa chọn để
so sánh chi tiết. Bản ghi âm báo động Sonic ghi lại hai hướng gió chính (N-NE và S-
SW) trên vị trí cầu. Các đặc tính hỗn loạn của dòng chảy đặc biệt khác nhau đối với
hai hướng gió chính này, do đó cần phải có một cách tiếp cận từng trường hợp cụ thể
để nghiên cứu thống kê về sự nhiễu loạn gió. Việc áp dụng một xung gió tầm xa 1.75
km về phía tây của cây cầu đã minh họa cho tiềm năng của một chiếc lồng gió để thu
thập số liệu thống kê đơn của sự nhiễu loạn gió ở các khoảng cách lớn hơn 1 km. Tuy
nhiên, một cấu hình đa giác là cần thiết cho một cuộc điều tra đầy đủ hơn về nhiễu
loạn. Đặc biệt, việc triển khai hệ thống WindScanner tầm ngắn trên cầu đã chứng minh
tiềm năng của hệ thống nắp kép gió để đo độ chặt chẽ của gió.
Khi xem xét giám sát sức khoẻ cấu trúc của cầu Lysefjorden, một phương pháp
xác định hướng ngẫu nhiên theo phương pháp ngẫu nhiên tự động có thời gian hiệu
quả được áp dụng trong sáu tháng tăng tốc liên tục trên cầu. Kết quả xác định này đã
làm nổi bật sự phụ thuộc của các tần số riêng và tỷ lệ giảm chấn của mặt cầu vào vận
tốc gió và biến động nhiệt độ. Các tương thích tốt giữa các tham số phương thức đo và
tính toán đã được xác định, cho phép so sánh chi tiết các phản ứng đo với một máy
tính được tính trong miền tần số. Sự khác biệt lớn hơn dự kiến đã được quan sát thấy
đối với độ lệch tiêu chuẩn của phản ứng di chuyển ngang và dọc đối với phơi sáng N-
NE. Sự khác biệt có thể là do các yếu tố khác nhau về tính chất dòng chảy và sự xáo
trộn có thể xảy ra các trường của dòng chảy quan sát bởi các mặt cầu. Rung động gió
gây ra của một cây cầu treo đã được điều tra chi tiết bằng các thiết bị định vị cơ sở
GNSS. So sánh với gia tốc ba trục cho thấy các quan sát GNSS đóng một vai trò bổ
sung mà có thể trở nên nổi trội đối với cầu treo siêu dài. Do khoảng cách ngắn tương
đối của cầu Lysefjorden, sự dịch chuyển cho chuyển động thẳng đứng gần với giới hạn
hoạt động của GNSS, đối với vận tốc gió được nghiên cứu và đạt được một tín hiệu đo

15
không đáng kể. Các GNSS và gia tốc cho thấy tuy nhiên một sự đồng thuận tốt cho sự
dịch chuyển động và tĩnh. Một tỷ lệ tín hiệu tốt cho tiếng ồn đã thu được đối với
chuyển vị cầu lớn, mà giới hạn số lượng dữ liệu có sẵn. Vĩ độ cao của cầu Lysefjorden
cũng có thể ít nhất cũng một phần là do thiếu chất lượng dữ liệu khi kích thích thấp
cấp. Việc triển khai hệ thống Galileo cần cải thiện tính chính xác của các phép đo
GNSS ở châu Âu và do đó tăng cường sự phát triển của các hệ thống theo dõi GNSS
như là một công cụ bổ sung cho giám sát sức khoẻ cấu trúc của các công trình xây
dựng lớn.
Geometric Nonlinear Analysis of Self-Anchored Cable-Stayed Suspension
Bridges [3]. Phân tích phi tuyến hình học của cáp treo cầu treo dây võng. Trước tiên
xây dựng một cấu trúc hỗn hợp cầu dây văng và cầu treo dây võng ở Pháp. Sau nhiều
năm thử thách và nỗ lực, nó đã phát triển thành hệ thống Roebling, hệ thống
Dichinger, và sau đó là hệ thống Dichinger được cải thiện. Phần treo của cầu treo dây
võng nhỏ hơn nhiều so với cầu treo dây võng với cùng khoảng cách tổng thể; do đó
các khả năng chịu lực của cáp chính có thể được giảm ở một mức độ lớn. Hơn nữa,
chiều dài trụ của dây cáp có thể giảm đáng kể trong thời gian xây dựng, do đó cải thiện
tính ổn định khí động học của cấu trúc. Hệ thống cầu này đã được đề xuất cho nhiều
dự án thiết kế, như dự án Cầu eo biển Gibraltar và dự án cầu Lingdingyang. Các yếu tố
phi tuyến học hình học của cầu hệ thống liên hợp được thảo luận trong bài báo này.
Dựa vào đó, một hệ thống liên hợp với một khoảng chính 800 m được phân tích. Và
kết luận đã đạt được sau đây là:
+ Lỗi nhỏ hơn 6% bằng cách sử dụng lý thuyết xấp xỉ thứ tự đơn giản để tính
toán đáp ứng tải trực tiếp
+ Độ cứng của mối nối giữa đoạn cáp còn lại và khu vực treo cũng thay
đổi. Các lực nội tại lớn xảy ra dễ dàng dưới tải trọng trực tiếp, vì vậy cần phải tăng
cường đường giao nhau.
+ Sự co ngót và độ nghiêng của bêtông có một tác động rõ rệt đến lực nội tại
và sự biến dạng của cấu trúc. Cần có các biện pháp để làm giảm ảnh hưởng.
+ Độ cứng toàn cầu tăng cùng với tỷ lệ tăng lên tới khoảng cách tăng dần và lực
dọc của dầm và cáp chính sẽ giảm khi tăng tỷ lệ tăng lên. Vì vậy, các tỷ lệ tăng nhỏ
không được khuyến khích cho cầu hệ thống liên hợp.
+ Thiết lập một dầm cầu trục có thể cải thiện độ bền toàn bộ của cầu hệ thống
liên hợp.
Ba báo cáo nghiên cứu số “UKTRP-84-13, UKTRP-84-14, UKTRP-84-15” của
Theodore Hopwood II and James H. Havens thuộc chương trình nghiên cứu giao thông
của trường Đại học Kỹ thuật, Đại học Kentucky (Lexington –Mỹ). Báo cáo thứ nhất

16
liên quan đến cầu treo và dây ăn mòn. Báo cáo thứ hai giải quyết các nguồn và tính
năng cơ học của sự ăn mòn dây cáp cầu treo. Báo cáo thứ ba thảo luận về một số khía
cạnh kỹ thuật cần được giải quyết để kiểm tra, phòng ngừa và khắc phục các vấn đề về
ăn mòn cáp treo ,ngăn chặn thiệt hại do ăn mòn cáp cầu treo. Mục đích của các báo
cáo này là để thu hút những người tham gia quản lý cầu hiểu được các tính năng nổi
bật của cầu treo thường khác với các cầu khác. Một số nhà thiết kế cho rằng cáp cầu ở
lại nên được xây dựng một cách kinh tế để giảm chi phí xây dựng. Họ tin rằng dây cáp
ở lại có thể được thay thế trong tương lai với chi phí hợp lý. Lịch sử chỉ ra rằng đó
không phải là trường hợp.Chi phí thay thế cuối cùng của cáp chính và thường xuyên
vượt quá chi phí của cấu trúc ban đầu. Ví dụ, chi phí thay thế cáp Portsmouth thứ hai
là khoảng 10 triệu USD. Chi phí đặt chỗ mới trên cầu Lake Maricaibo là khoảng 50
triệu USD. Như Burke lưu ý, cấu trúc chi phí thấp không phải lúc nào cũng có giá rẻ
.Ngoài cầu treo và cầu dây văng, có một số thiết kế cầu kinh tế mới dựa vào dây có độ
bền cao để đạt được tiết kiệm chi phí. Có vẻ như chỉ hợp lý để trả lại một phần của
khoản tiết kiệm đó cho cấu trúc dưới dạng một hệ thống chống ăn mòn thích hợp cho
dây dẫn. Trong khi chi phí ban đầu có thể được giảm bớt một phần bằng cách sử dụng
bảo vệ dây giá rẻ, nó cuối cùng sẽ phải được thanh toán trong việc kiểm tra thường
xuyên và sửa chữa do sử dụng một hệ thống chống ăn mòn không hiệu quả. Về logic
thiết kế, nó sẽ là mong muốn hơn để có dây lâu dài cùng với một hệ thống chống ăn
mòn có thể thay thế hoặc đáng tin cậy. Kết quả thực sự của hệ thống chống ăn mòn
toàn diện là cấu trúc hợp lý về chi phí, nhưng rất bền.
Maxime Varennes [4] đã nghiên cứu thiết kế cầu vòm mạng lưới áp dụng cho
cầu đường sắt. Trong nghiên cứu này tác giả đã nhắc lại và làm rõ các khái niệm về
cầu vòm mạng mà đã được Per Tveit nêu trong nghiên cứu của ông, đồng thời cho biết
tại sao lại sử dụng kết cấu vòm mạng để thay thế các kết cấu cầu truyền thống và
nghiên cứu sự phát triển của kết cấu cầu vòm mạng. Tác giả đã trình bày thiết kế sơ bộ
cầu vòm mạng, giới thiệu mô hình phần tử hữu hạn và trình bày quy trình thiết kế cuối
cùng của cầu vòm mạng. Sau cùng tác giả đưa ra ví dụ thiết kế cầu cụ thể.
Francisco Millanes Mato, Miguel Ortega Cornejo và Jorge Nebreda Sánchez [5]
đã nghiên cứu thiết kế và xây dựng kết cấu liên hợp ống vòm với mạng lưới dây treo.
Các tác giả mô tả các đặc trưng chính của thiết kế và xây dựng một số cầu vòm nhịp
dài thuộc mode kết cấu vòm mạng ở Tây Ban Nha. Trong đó có ba cầu bộ hành nhịp
dài 52 m, 60 m và 80 m, cầu qua sông Deba ở Guipúzcoa với nhịp dài 110 m và cầu
Palma del Río vượt sông Guadalquivir ở Córdoba với nhịp dài 130 m. Bên cạnh đó các
tác giả còn giới thiệu một giải pháp sáng tạo là cầu vòm mạng vượt qua đường cao tốc
M-12 ở Madrid bên cạnh ga mới T-4 của sân bay Barajas, cầu có nhịp dài 162 m. Các

17
tác giả kết luận rằng: Cấu trúc vòm mạng dây xiên là một giải pháp giảm bớt mô men
uốn trong vòm và dầm, số lượng thép ít, kết cấu mảnh mai. Độ nghiêng của các vòm
và hệ giằng cách trên giúp cho kết cấu cứng và ổn định.
Barney T. Martin và Blaise A. Blabac [6] đã nghiên cứu thay thế dây treo của
cầu sử dụng hệ dây treo. Trong bài báo này các tác giả mô tả dự án thay thế dây treo
cho cầu Thaddeus Kosciuszko ở New York. Trong dự án này thay tất cả 168 dây treo,
trong đó có 22 dây trong tình trạng thay thể khẩn cấp, các nhà thầu sử dụng một hệ
thống nâng hạ kết cấu nhằm nâng đỡ hệ dầm sàn tại vị trí cần thay thế dây treo, tháo
dây treo cũ và căng dây treo mới. Với phương pháp thay thế dây treo này tác giả nhận
định rằng đây là phương pháp tối ưu, không chỉ ít tốn kém mà còn dễ dàng thực hiện,
bên cạnh đó nó cũng an toàn trong quá trình thay thế và cho phép cầu vẫn được khai
thác trong quá trình thay thế dây treo.
N. Islam và R. Ahsan [7] đã nghiên cứu tối ưu hóa sự sắp xếp thanh treo của
cầu vòm mạng. Các tác giả trình bày một phương pháp để tối ưu hóa sự sắp xếp thanh
treo của cầu vòm mạng. Tối ưu hóa đã được thực hiện thông qua việc thực hiện một
mô phỏng, đánh giá thực hiện mục tiêu, và điều chỉnh các thông số hệ thống một cách
lặp đi lặp lại và định hướng. Các cấu trúc được phân tích bằng cách mô phỏng phần tử
hữu hạn, ANSYS. Đánh giá về phản ứng của kết cấu cầu được thực hiện thông qua
một thuật toán tối ưu hóa toàn cầu, có tên EVOP. Một chương trình được viết bằng
Visual C ++ đã được phát triển trong đó hoạt động như một nền tảng cho định nghĩa
cấu trúc dữ liệu và chuyển giao các thông số từ EVOP để giả lập tập tin đầu vào
ANSYS và trích xuất các giá trị đáp ứng quan tâm từ tập tin đầu ra của mô phỏng để
trả lại cho EVOP. Vấn đề được trình bày là một vấn đề lập trình hỗn số nguyên rời rạc
phi tuyến. Chi phí vật chất của cấu trúc thượng tầng của cây cầu là tiêu chí thiết kế tối
ưu. Các biến thiết kế là sự gia tăng của các kiến trúc, số thanh treo, diện tích mặt cắt
ngang của cáp của các thanh treo và cách bố trí thanh treo. Hạn chế bắt nguồn từ phạm
vị lực và ứng suất lớn nhất được xem xét trong vấn đề tối ưu hóa. Sắp xếp thanh treo
tối ưu của cầu vòm mạng bằng cách sử dụng thuật tối ưu hóa toàn cầu cho thấy sự cải
thiện đáng kể so với những cây cầu có thanh treo thẳng đứng. Qua nghiên cứu này các
tác giả cho thấy phương pháp tối ưu hóa bố trí thanh treo cầu vòm mạng giúp tiết kiệm
79% cốt thép yêu cầu và tiết kiệm 37.78% chi phí so với sự bố trí thanh treo chưa
được tối ưu hóa. Tối ưu treo nghiêng so với thẳng đứng thay đổi từ 32-400 .
Per Tveit [8] với nghiên cứu “About the network arch”, đã cung cấp khái niệm
cầu vòm mạng lưới, trong nghiên cứu này ông đưa ra: (1), Những đặc điểm vòm mạng
tối ưu (một số thanh treo cắt nhau ít nhất 2 lần; Chịu uốn rất nhỏ trong thanh biên dàn;
Các thanh treo xiên và thanh đứng chịu kéo là chủ yếu; Vòm chịu nén là chủ yếu; các

18
vòm tựa ổn định trong mặt phẳng vòm; Thép cường độ cao được sử dụng chính; Các
thanh treo được làm bằng các sợi cáp dự ứng lực); (2), Giới thiệu, so sánh và đánh giá
một số cầu vòm mạng lưới (những cầu vòm mạng lưới được xây dựng ở Đức, Na Uy,
Đan Mạch và Thụy Điển); (3), Kết luận tổng hợp vòm mạng lưới rất thích hợp cho cầu
đường sắt và cầu đường bộ, nó sử dụng rất ít thép và có cấu trúc rất thanh mảnh không
che khuất cảnh quan ở đằng sau nó; Nếu cầu không quá rộng thì hệ mặt cầu có thể là
một tấm bê tông, bản bê tông làm tựa lên các dầm phụ thì bề rộng cầu có thể hơn 15
m, kiến trúc mạng cần ít vật liệu sẽ tiết kiệm được chí phí xây dựng, tùy vào cấu trúc
mạng mà chi phí tiết kiệm có thể lên đến 40% tổng chi phí và 70% thép.
1.2.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam
Lê Văn Nam và Nguyễn Ngọc Long [9] nghiên cứu dao động riêng của cầu
vòm ống thép nhồi bê tông theo hai trường hợp: (1) Không xét đến ảnh hưởng của bản
mặt cầu và dầm dọc phụ; (2) Có xét đến ảnh hưởng của bản mặt cầu và dầm dọc phụ.
Nghiên cứu được tiến hành với cầu có chiều dài nhịp 97.6 m, 87.2 m, 76.8 m, 66.4 m
với đường kính vòm tương ứng thường gặp là 1.8 m, 1.6 m, 1.4 m và 1 m. Các tác giả
đã dùng chương trình MIDAS/Civil để tính toán kết quả dao động, và kết luận rằng:
Các trường hợp nghiên cứu có các mode dao động giống nhau; Tần suất xuất hiện của
một mode dao động nào đó của các trường hợp nghiên cứu khác nhau; Đối với nhịp
khoảng 87.2 m, 76.8 m, 66.4 m thì bỏ qua ảnh hưởng của bản mặt cầu và hệ dầm dọc
phụ được xem là phù hợp. Với nhịp lớn hơn tương đương 100 m (97.6 m) không nên
bỏ qua ảnh hưởng của bản mặt cầu và dầm dọc phụ. Khi nghiên cứu về tần số dao
động riêng hay chu kỳ dao động riêng thì nên sử dụng mô hình không gian có xét đến
ảnh hưởng của bản mặt cầu và dầm dọc phụ.
Nguyễn Thanh Sơn và Lê thị Bích Thủy [10] đã phân tích dao động riêng của
cầu vòm ống thép nhồi bê tông với các trường hợp đứt một thanh treo ở các vị trí khác
nhau. Trong nghiên cứu này các tác giả cũng sử dụng phần mềm MIDAS/CIVIL để
tính toán và kết luận rằng: vị trí thanh treo bị đứt sẽ quyết định đến tỷ lệ thay đổi tần
số dao động riêng của cầu, ảnh hưởng đáng kể là dao động theo phương thẳng đứng và
dao động xoắn. Các tác giả xác định rằng khi đứt thanh treo ở vị trí giữa nhịp và ¼
nhịp dẫn đến thay đổi tần số lớn và xuất hiện cùng lúc nhiều mode dao động phức tạp;
Đây là các vị trí nguy hiểm nhất.
Trần Xuân Hòa [11]nghiên cứu ứng xử tĩnh của cầu Bình Lợi 2 khi một số dây
treo không làm việc, tác giả đã nghiên cứu các trường hợp có một dây, hai dây liền kề,
và ba dây liền kề không làm việc. Trong nghiên cứu này tác giả phân tích ứng xử tĩnh
của cầu gồm ổn định vòm, ứng suất trong vòm, dầm ngang và dầm biên, chuyển vị của
sườn vòm, độ võng dầm ngang và sự phân phối lại nội lực trong dây treo. Tác giả sử

19
dụng phần mềm MIDAS/CIVIL để tính toán và kết luận rằng: Khi có một dây không
làm việc các ứng xử tĩnh nêu trên thay đổi không đáng kể nên cầu vẫn an toàn; Khi có
hai dây không làm việc thì ở vị trí dây thứ hai và dây thứ ba, dây thứ bốn và dây thứ
năm (hướng từ các gối vòm đến giữa nhịp), độ võng dầm ngang vượt quá giới hạn cho
phép, nếu các cặp dây thứ hai và dây thứ ba bị đứt thì dây đầu tiên có thể bị đứt tiếp.
Còn các trường hợp đứt hai dây liền kề khác cầu vẫn làm việc an toàn với các ứng xử
tĩnh; Khi đứt ba dây liền kề thì nguy cơ đứt các dây lân cận là rất cao, kết cấu cầu
không còn an toàn.
Nhìn chung các nghiên cứu trong và ngoài nước đã phần nào cung cấp cho các
đơn vị thiết kế, học sinh, sinh viên và những người quan tâm nghiên cứu về thiết kế và
xây dựng cầu và sự hiểu biết về cầu treo nói chung. Mặc dù còn rất ít nghiên cứu về
cầu treo dây võng nhưng có những nghiên cứu liên quan đến đề tài như những nghiên
cứu về cầu vòm mạng lưới. Các nghiên cứu ở nước ngoài nêu trên, có những nghiên
cứu đề cập các vấn đề về thiết kế và xây dựng cầu treo và một số cầu vòm có sử dụng
dây treo. Có những nghiên cứu bàn về sự thay thế dây treo, vật liệu dây treo, tối ưu
hóa sự bố trí dây treo và nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng cầu tới ổn định cầu. Các
nghiên cứu trong nước về cầu treo dây võng còn ít, mà chỉ có một số nghiên cứu về
dao động riêng của cầu vòm ống thép nhồi bê tông có đề cập tới vấn đề đứt thanh treo
và ảnh hưởng của hệ mặt cầu, cụ thể là nghiên cứu về ứng xử tĩnh của cầu khi dây treo
không làm việc với các trường hợp đứt một dây, đứt hai dây liền kề và đứt ba dây liền
kề của cầu vòm mạng lưới.
Qua các nghiên cứu trên tác giả thấy rằng chưa có nghiên cứu nào phân tích
ứng xử của cầu treo dây võng sau khi đứt dây cáp treo dầm. Vì thế tác giả nghiên cứu
ứng xử của cầu treo dây võng sau khi đứt dây cáp treo dầm và đưa ra các khuyến nghị
là hoàn toàn cần thiết.
1.3. Tình hình điều tiết giao thông trên cầu khi đứt cáp treo của cầu treo
dây võng ở Thế Giới và Việt Nam
1.3.1. Ở trên Thế Giới
Ngày 28/4/2013 tai nạn xảy ra khi rất nhiều người dân đang đi bộ và xe mô tô
qua cây cầu treo 31 tuổi bắc qua sông Pa Sak tại huyện Tha Rua thuộc tỉnh Ayutthaya
của Thái Lan làm ít nhất 5 người bao gồm 2 trẻ 10 tuổi và 14 tuổi được xác nhận đã
thiệt mạng trong vụ tai nạn và khoảng 45 người bị thương.
Nguyên nhân là do dây cáp chính bị đứt, khiến cầu bị sập. Cây cầu, được xây
dựng vào năm 1982 với chiều rộng 4m và dài 120m và đã được sửa chữa lại sau khi bị
hư hỏng nặng trước khi xảy ra sự cố.

20
Một số hình ảnh về hiện trường vụ sập cầu treo ở Thái Lan năm 2013
“Nguồn: news.zing.vn”
1.3.2. Ở Việt Nam
Chiếc cầu treo bắc qua sông Trường đưa vào sử dụng từ năm 2005 và được sửa
chữa khoảng giữa năm 2017. Đến Sáng 19/12/2017 tại Xã Phước Hiệp, Quảng Nam
bất ngờ bị đứt cáp nối, khiến một học sinh lớp 4 bị rơi xuống sông mất tích.
Một số hình ảnh về hiện trường vụ sập cầu treo ở Xã Phước Hiệp tỉnh Quảng
Nam năm 2017
Khoảng 8h30 sáng 24/2/2014, hàng chục người dân ở bản Chu Va 6, xã Sơn
Bình, Tam Đường, Lai Châu đi bộ đưa tang vượt qua cây cầu treo thì dây cáp đứt,
nguyên nhân là do đứt neo cáp chủ. Nhiều người rơi xuống suối từ độ cao 9m. Cầu
treo nối bản Chu Va 6 và Chu Va 8 khánh thành năm 2012 có dài 54m.
Vụ sập cầu khiến 8 người thiệt mạng (7 người chết tại hiện trường và trên
đường cấp cứu, 1 người đưa đến bệnh viện thì tử vong), 36 người bị thương nặng,

21
nguy kịch vì đa chấn thương.
Một số hình ảnh về hiện trường vụ sập cầu treo ở Lai Châu năm 2014
Ngày 9/6, cầu treo bắc qua suối Đăk Pne (huyện Kon Rẫy, Kon Tum) bất ngờ
bị đứt dây văng, khiến 2 người và 7 con bò rơi xuống suối.
Đây là cây cầu duy nhất để đi qua lại và vận chuyển hàng hóa của người dân
thôn 12, xã Đăk Tờ Re và thôn 14, xã Đăk Ruồng, huyện Kon Rẫy.
Cầu treo Bình Yên bắc qua sông Phó Đáy nối địa phận thôn Cao Tuyên, xã
Bình Yên với thôn Tân Thành, xã Minh Thanh, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang
được xây dựng từ năm 1999. Sau nhiều năm đưa vào sử dụng đã xuống cấp, ngày 9-2
vừa qua cầu bị đứt một nhịp cáp.Tuy nhiên sự cố không gây thiệt hại về người và tài

22
sản nhưng ảnh hưởng đến nhu cầu đi lại của dân cư khu vực.
Ngay sau đó, để bảo đảm an toàn tính mạng cũng như tài sản cho cho nhân dân,
chính quyền xã Bình Yên treo biển báo cấm lưu thông qua cầu, đồng thời, cử người
trực thường xuyên 2 bên đầu cầu ngăn không cho người dân qua lại.
Cầu treo Chùa Nổi (xã Tuyên Bình), huyện Vĩnh Hưng, Long An đã phân bố
người điều tiết giao thông để đảm bảo an toàn, tránh những sự cố đáng tiếc xảy ra
Một số hình ảnh về cây cầu treo vắt ngang Vàm Cỏ Tây
1.4. Tầm quan trọng của việc điều tiết giao thông trên cầu khi đứt cáp treo
Việc điều tiết giao thông trên cầu treo khi đứt cáp treo có ý nghĩa quyết định
đến nhu cầu đi lại của con người và các loại phương tiện giao thông lưu thông qua cầu
một cách an toàn. Do vậy việc kiểm soát tải trọng xe, tốc độ và phân làn đường trên
cầu là rất cần thiết, phục vụ cho việc sữa chữa, thay thế, bảo trì dây treo được nhanh
chóng và an toàn.

23
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI
2.1. Giới thiệu lý thuyết về mô hình hóa cầu treo dây võng
Phương pháp tính toán, thiết kế cầu treo dây võng của MIDAS/Civil dựa trên lý
thuyết đàn hồi và lý thuyết biến dạng. Nghĩa là theo lý thuyết đàn hồi thì vật liệu làm
việc đàn hồi và kết cấu làm việc trong miền biến dạng nhỏ. Do đó theo thuyết này
không xét ảnh hưởng biến dạng cáp do tải trọng gây ra đến nội lực trong kết cấu. Vậy
kết quả tính theo lý thuyết đàn hồi sẽ quá thiên về an toàn nếu chiều dài nhịp lớn. Còn
theo lý thuyết biến dạng thì có xét đến biến dạng của cáp trong quá trình chịu hoạt tải.
Theo lý thuyết đàn hồi:
M(x)=M0(x) - Hpy(x)
Theo lý thuyết biến dạng:
M(x)=M0(x) - Hpy(x) - (Hw+Hp)h(x)
Với:
M0(x): là mô men uốn của dầm giản đơn tương ứng;
y(x): là cao độ cáp;
h(x): là độ võng của cáp;
Hw, Hp lần lượt là lực kéo ngang do tĩnh tãi và hoạt tải gây ra trong cáp.
L
M(x)
P(x)
Hw+Hp
f
y(x)

(x)
x
Hw+Hp

(x)
Hình 2.1. Sơ đồ chịu lực của cầu treo dây võng
Có thể thấy khi xét biến dạng trong cáp thì mô men uốn trong dầm cứng giảm
đi đáng kể theo lý thuyết biến dạng.
Mặt khác theo lý thuyết biến dạng là tính toán phi tuyến nên phương pháp
đường ảnh hưởng, vốn dựa trên nguyên lý cộng tác dụng không còn áp dụng được nữa.
Tuy nhiên do hoạt tải trong quá trình khai thác thì nhỏ hơn nhiều so với trọng lượng
bản thân kết cấu nên biến dạng do hoạt tải gây ra nhỏ hơn nhiều so với biến dạng do

24
tĩnh tãi gây ra. Vậy kết luận dưới tác dụng của tải trọng khai thác thì kết cấu làm việc
trong miền biến dạng nhỏ.
Về mặt tính toán, ở các kết cấu chịu lực dọc là chủ yếu, độ cứng của kết cấu
được biểu diễn thành hai thành phần: Độ cứng đàn hồi thông thường KE và độ cứng
hình học hay độ cứng ứng suất KG. KG phản ánh ảnh hưởng của nội lực dọc hay ứng
suất đến độ cứng của kết cấu. KG
e
của một phần tử dây là:
1 1
1 1
e
G
T
K
L

 
  

 
Với T là lực kéo trong dây, L là chiều dài dây.
Trong trường hợp tổng quát, độ cứng của một phần tử bao gồm độ cứng đàn hồi
và độ cứng hình học: Ke
=KE+ KG
e
. Do KG tỷ lệ thuận với lực dọc T nên với kết cấu
dạng dây, nội lực kéo càng lớn sẽ tạo ra độ cứng càng lớn, dẫn đến độ cứng kết cấu
lớn.
Vì lý do này, MIDAS/Civil phân biệt hai trường hợp phân tích : phân tích trong
giai đoạn khai thác và trong giai đoạn thi công.
Trong giai đoạn khai thác, kết cấu được phân tích dựa trên mô hình biến dạng
nhỏ, tuyến tính. Các mô hình tính cho các loại tải trọng trong giai đoạn này được xây
dựng hoàn toàn tương tự như các dạng kết cấu khác. Ngược lại trong giai đoạn thi
công cần phải được phân tích theo sơ đồ biến dạng lớn, phi tuyến hình học.
MIDAS/Civil phân tích kết cấu cầu treo dây võng trong giai đoạn thi công
Theo phương pháp ngược, nghĩa là mô hình và quá trình phân tích ngược lại với trình
tự thi công thật. Phương pháp này đảm bảo cho trạng thái cuối cùng của quá trình thi
công đúng như trạng thái thiết kế mong muốn. Do đó việc mô hình hóa quá trình thi
công được xuất phát từ trạng thái thiết kế cuối cùng và đi dần đến trạng thái ban đầu
như sau:
Tr¹ng th¸i cuèi cïng
Tr¹ng th¸i n-1
Tr¹ng th¸i ....
Tr¹ng th¸i 0
Hình 2.2. Mô hình hóa quá trình thi công theo phương pháp ngược

25
Như vậy việc phân tích kết cấu cầu treo dây võng, cả hai giai đoạn khai thác và
thi công, trong MIDAS/Civil đều xuất phát từ trạng thái cơ bản là trạng thái hoàn
thành cầu. Do đó việc đầu tiên trong phân tích cầu treo dây võng là xây dựng mô hình
của trạng thái hoàn thành cầu.
2.2. Cơ sở xây dựng mô hình
Cơ sở xây dựng mô hình cầu treo là dựa vào đặc điểm làm việc của vật liệu, kết
cấu và sự tương thích của các phần mềm phân tích theo phương pháp PTHH hiện nay.
Khi mô hình và phân tích cầu treo dây võng trong giai đoạn thi công dựa theo
phương pháp mô hình hóa ngược và được bắt đầu bằng trạng thái hoàn thành cầu. Các
bước chính để thực hiện như sau:
 Xác định các giai đoạn thi công cùng các thông số kết cấu, điều kiện biên và
tải trọng tương ứng.
 Mô hình hóa các giai đoạn thi công tương ứng theo trình tự ngược.
 Thực hiện phân tích và xử lý kết quả.
Trình tự xây dựng mô hình và thiết kế cầu bằng phần mềm MIDAS/Cilvil:
2.3. Giới thiệu về phần mềm Midas
MiDAS/Civil là một sản phẩm nổi tiếng được xây dựng vào năm 1989 phục vụ
mục đích tính toán kết cấu cầu với nhiều tính năng chuyên nghiệp của hãng MiDAS It
Co.,Ltđ hàn Quốc. Phần mềm này hiện nay đang được áp dụng rất phổ biến ở các
nước châu Á như Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc, Malaysia, Việt nam. Một số tính năng
nổi bật của phần mềm như:
 Hỗ trợ trực tiếp việc mô hình hóa các dạng sơ đồ kết cấu riêng biệt: Cầu dây

26
văng, cầu dây võng, cầu liên tục thi công theo công nghệ hẫng, đúc đẩy, đúc
tại chỗ trên đà giáo,... qua mô đun Bridge Wizard. Với nhiều các mode kết
cấu với nhiều mode mặt cắt, vật liệu và tải trọng.
 Mô hình hóa và phân tích các giai đoạn thi công có xét đến sự thay đổi tính
năng của vật liệu theo thời gian (co ngót, từ biến, chùng rão vật liệu).
 Hỗ trợ nhiều loại phần tử để mô phỏng các cấu kiện của cầu: phần tử thanh,
tấm, vỏ, khối, cáp ứng suất trước, dây chỉ chịu kéo, phần tử liên kết, phần tử
giảm chấn,...
 Phân tích có xét đến yếu tố phi tuyến hình học, phi tuyến vật liệu: Xét hiệu
ứng biến dạng lớn; hiệu ứng P-delta; vật liệu dị hướng...
 Phân tích được nhiều mode cần thiết trong kỹ thuật kết cấu như phân tích
tĩnh, phân tích động, phân tích tuyến tính, phân tích phi biến mode lớn, phân
tích thủy nhiệt.
 Khả năng phân tích tải trọng di động mạnh: hỗ trợ các loại hoạt tải tiêu chuẩn
theo các quy trình thiết kế cầu tiên tiến AASHTO-LRFD-02 (Mỹ),v.v…
 Khả năng tính toán thiết kế theo nhiều tiêu chuẩn tiên tiến
 Khả năng tính toán lực điều chỉnh trong các dây cáp của cầu treo theo lý
thuyết tối ưu qua lệnh Unknow factor.
 Có khả năng phân tích kết cấu với số lượng phần tử và nút với số lượng lớn.
 Cung cấp gần như nhiều mode phần tử để mô hình hóa và phân tích nhiều bài
toán kết cấu.
 Tốc độ tính toán của MiDAS/Civil nhanh.
 MIDAS/Civil có các giao diện đồ họa rất tiện dụng và trực quan.
Với sự phổ biến của phần mềm MIDAS/Civil, việc cài đặt dễ dàng và nguồn tài
liệu hướng dẫn sử dụng dễ tìm kiếm, cùng với sự quen thuộc với phân mềm trong quá
trình học tập và làm việc, tác giả quyết định chọn chương trình MIDAS/Civil 2011 để
phục vụ tính toán cho luận văn này.
2.4. Cơ sở phân tích bằng phần tử hữu hạn
Phương pháp phần tử hữu hạn có từ rất sớm, xuất hiện từ năm 1940 và phát
triển mạnh vào những năm 60 của thế kỉ này. Được lập trình trên máy tính nên cho kết
quả có tính chính xác cao, phương pháp phân tử hữu hạn được sử dung rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực kỹ thuật công trình, cơ khí, truyền nhiệt, thấm, trường điện thế, điện từ,
cơ chất lỏng.
Với phương pháp này phần tử liên tục sẽ được xem là tập hợp các phần tử hữu
hạn và kết nối nối với nhau tại một số vị trí (nút). Các nút thường nằm ở vị trí biên các

27
phần tử liền kề nhau. Sự biến thiên thực sự của biến trường (ứng suất, chuyển vị, nhiệt
độ, áp suất…) bên trong vật thể (môi trường liên tục) chưa biết trước, nên biến thiên
của biến trường bên trong một phần tử hữu hạn được giả thiết xấp xỉ với một hàm đơn
giản. Hàm xấp xỉ (hay hàm nội suy) được xác định theo biến trường tại các nút. Khi
phương trình của biến trường được viết cho toàn bộ miền tính toán, các ẩn số mới sẽ là
giá trị tại các nút của biến trường. Bằng cách giải hệ phương trình này ta xác định
được giá trị của biến trường tại các nút và từ hàm nội suy đã giả thuyết ta xác đinh
được sự biến thiên của biến trường trong miền tính toán.
Cơ sở của phương pháp này là làm rời rạc hóa miền xác định của bài toán, bằng
cách chia nó thành nhiều miền con (phần tử). Các phần tử này được liên kết với nhau
tại các điểm nút chung. Trong phạm vi của mỗi phần tử nghiệm được chọn là một hàm
số nào đó được xác định thông qua các giá trị chưa biết tại các điểm nút của phần tử
gọi là hàm xấp xỉ thoả mãn điều kiện cân bằng của phần tử. Tập tất cả các phần tử có
chú ý đến điều kiện liên tục của sự biến dạng và chuyển vị tại các điểm nút liên kết
giữa các phần tử. Kết quả dẫn đến một hệ phương trình đại số tuyến tính mà ẩn số
chính là các giá trị của hàm xấp xỉ tại các điểm nút. giải hệ phương trình này sẽ tìm
được các giá trị của hàm xấp xỉ tại các điểm nút của mỗi phần tử, nhờ đó hàm xấp xỉ
hoàn toàn được xác định trên mỗi một phần tử.
Nói như vậy, để tính toán một kết cấu với cấu tạo bất kỳ thì ta chia kết cấu
thành một số hữu hạn các phần tử riêng lẻ và nối với nhau bởi một số hữu hạn các
điểm nút riêng lẻ.
Sự biến dạng tổng thể của kết cấu thông qua biến dạng của lưới nút hay tập hợp
các chuyển vị của từng nút riêng biệt .Tính liên tục của các cấu kiện và sự liên kết giữa
các cấu kiện với nhau thể hiện qua sự liên kết giữa các phần tử thông qua các nút. Liên
kết giữa kết cấu và nền được thể hiện bởi điều kiện biên của các nút hay độ tự do của
các nút. Các tác động đều thông qua và quy đổi về các nút. Việc chia lưới phần tử và
nút , mô tả liên kết, các điều kiện biên cần tương thích với kết cấu thực tế. Nếu đảm
bảo được điều này thì mô hình PTHH sẽ làm việc giống hoặc gần giống kết cấu thực
tế. Việc tính toán mô hình PTHH là trước hết phân tích trạng thái làm việc tổng thể
của kết cấu từ đó theo điều kiện liên kết tìm được trạng thái làm việc của từng PTHH.
Trạng thái làm việc của từng phần tử phụ thuộc vào quan hệ ứng suất – biến
dạng và cũng là quan hệ giữa nội lực và chuyển vị nút của phần tử. Quan hệ đó biểu
hiện ở độ cứng của phần tử. Do vậy từ điều kiện cân bằng giữa các nút ta thiết lập
được phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa các chuyển vị nút với các lực tác dụng
tại nút. Trong hệ phương trình biểu diễn quan hệ sẽ có những thành phần đã biết như
lực nút hay chuyển vị nút , từ đó tìm ra những thành phần còn lại chưa biết.

28
Vấn đề quan trọng trong việc giải bài toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn
là xây dựng ma trận độ cứng cho phần tử. Từ đó lắp ghép các phương trình phần tử
dựa vào các điều kiện liên tục, điều kiện biên để tạo phương trình cho hệ và giải các hệ
phương trình này [30]. Các bước tiến hành chung của phương pháp phần tử hữu hạn
như sau:
Bước 1: Rời rạc hóa kết cấu: miền tính toán được chia nhỏ thành E miền con
hoặc phần tử các miền con liên kết với nhau tại điểm nút nhằm mục đích xây dựng
lưới phần tử hữu hạn, xây dựng hệ tọa độ địa phương và toàn cục, xây dựng số nút và
số phần tử, và xác định tính chất hình học cho bài toán.
Bước 2: Chọn một hàm nội suy hay một mô hình chuyển vị thích hợp.
Mô hình nên đơn giản (thường có mode đa thức) nhưng phải thỏa mãn một số
yêu cầu về hội tụ.
Mô hình chuyển vị bên trong phần tử được giả thiết là:
(2.3)
Trong đó [N] là ma trận hàm hình dạng, là vecto chuyển vị nút của phần
tử (e). Xây dựng ma trận độ cứng và vecto tải của từng phần tử bằng cách
sử dụng nguyên lý thế năng cực tiểu. Phiến hàm thế năng của toàn bộ vật thể (chỉ
xét lực thể tích và lực mặt) có thể được viết như sau:
(2.4)
Trong đó là thế năng của phần tử (e) được xác định theo:
(2.5)
Trong đó là thể tích của phần tử (e); là phần diện tích bề mặt của phần
tử (e) có lực phân bố tác dụng lên một đơn vị diện tích bề mặt; và có là lực phân
bố tác dụng lên một đơn vị thể tích vật thể. Vectơ biến mode có thể được biểu diễn
theo vectơ chuyển vị nút bằng cách lấy đạo hàm (2.3) một cách thích hợp và ta
được:

29
(2.6)
Trong đó: (2.7)
Ứng suất có thể được xác định từ biến mode như sau:
(2.8)
Lưu ý rằng để tổng quát cả ba thành phần chuyển vị, sáu ứng suất và sáu biến
mode được xem xét trong các phương trình trên.Thay các phương trình (2.3) và (2.6)
vào phương trình (2.5) ta được thế năng của phần tử như sau:
(2.9)
Trong các phương trình (2.5) và (2.9) chỉ xét lực cắt và lực thể tích. Nhưng
tổng quát còn có một số ngoại lực tập trung tác dụng vào các nút khác nhau. Nếu là
vectơ lực nút (tác dụng theo phương vectơ chuyển vị nút của toàn bộ kết cấu) tổng
thế năng của kết cấu có thể được viết như sau:
(2.10)
Trong đó là vectơ chuyển vị nút của toàn bộ

30
công trình và M là tổng số chuyển vị nút hay bậc tự do.
Cần lưu ý rằng mỗi thành phần của vectơ , e =1, 2, 3, 4…..E, xuất hiện
trong vectơ chuyển vị nút chung của toàn bộ công trình. Một cách tương ứng, của
mỗi phần tử có thể thay thế bởi nếu các ma trận phần tử còn lại và các vectơ (như
) trong biểu thức của được mở rộng bằng cách thêm các giá trị zero
tại các nơi cần thiết. Nói cách khác dấu tổng trong phương trình (2.10) muốn nói
việc mở rộng các ma trận phần tử thành kích thước của toàn bộ công trình và cộng các
giá trị xếp chồng nhau. Như vậy phương trình (2.9) và (2.10) cho ta:
(2.11)
Phương trình (2.11) biểu diễn thế năng của toàn bộ kết cấu theo chuyển vị nút
. Trạng thái cân bằng của kết cấu có thể được xác định bằng cách giải các điều kiện
cần thiết sau (để cực tiểu thế năng):
(2.12)
Hay
(2.13)
=> (2.14)
Trong đó là ma trận độ cứng phần tử
là ma trận độ cứng của toàn bộ cấu kiện
là vectơ chuyển vị nút của toàn bộ cấu kiện
là vectơ tải tập trung
Bước 3: Tập hợp các phương trình phần tử để được hệ phương trình cần bằng
tổng thể cho hệ:
Xây dựng điều kiện liên tục giữa các biên phần tử với các biến cơ sở (quan hệ
giữa bậc tự do địa phương và bậc tự do toàn cục, thiết lập quan hệ kết nối giữa các
phần tử) bằng quan hệ giữa nút địa phương với nút toàn cục.
Xây dựng điều kiện cân bằng.

31
Lắp ghép các phương trình phần tử dựa vào các bước trên, kết quả là hệ thống
phương trình : . Trong đó ma trận độ cứng của toàn hệ là
Và vectơ tải nút tổng thể là:
là vectơ lực nút phần tử do biến mode ban đầu gây ra
là vectơ lực nút phần tử do lực bề mặt gây ra
là vectơ lực nút phần tử do lực bề khối gây ra
là vectơ lực nút tổng cộng
Bước 4: Dựa vào bài toán các điều kiện biên:
Xác định bậc tự do toàn cục của biến sơ cấp.
Xác định bậc tự do toàn cục của biến thứ cấp.
Giải tìm giá trị của ẩn số chuyển vị nút sau khi đã kết hợp điều kiện
biên để được hệ phương trình có mode:
Đối với bài toán tuyến tính, hệ phương trình có thể giải một cách dễ
dàng.
Bước 5: Tính toán ứng suất và biến mode của phần tử
Giải hệ phương trình đã lắp ghép, phân tích và đánh giá kết quả:
Tính các đại lượng dẫn xuất.
Tính sai số và tốc độ hội tụ bài toán.
So sánh với lời giải giải tích nếu có.

32
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỨT CÁP ĐẾN SỰ LÀM VIỆC
CỦA CẦU TREO DÂY VÕNG
3.1. Mô hình hóa kết cấu
3.1.1. Giới thiệu về các thông số mô hình cầu treo Thuận Phước
Đường kính cáp chủ: D=343.8 mm (bao gồm 37 bó cáp x 91 sợi thép cường độ
cao mã kẽm Փ5.3mm )
Dây treo bao gồm 85 sợi đường kính 5,1mm xoắn 2 lớp có vỏ bọc PVE bảo vệ
.Tại các vị trí gần neo và tháp dùng dây treo đặc biệt có mặt cắt lớn với 223 sợi thép
cường độ cao đường kính 5mm.
Tỷ lệ đường tên võng của cáp chủ với chiều dài nhịp là: 1/10.
Bước cáp treo: 31.4+8x9.9+14.4+14.4+38x9.9+14.4+14.4+8x9.9+31.4 m
Bảng 3.1. Thông số Cáp chủ và cáp treo dầm
Tên cáp Vị trí
Đường
kính
(mm)
Bó cáp, sợi thép, lớp bảo
vệ
Ghi chú
Cáp chủ 343,8 37 bó x91 sợi Փ5.3mm Đường kính thực
Cáp
Treo
Gần neo và
tháp
74,7
223 sợi Փ5,0mm xoắn 2
lớp có vỏ bọc PVE
Đường kính
tương đương
Giữa nhịp 47
85 sợi Փ5,1mm xoắn 2 lớp
có vỏ bọc PVE
Đường kính
tương đương
 Hoạt tải:
- Tải trọng người đi : 3KN/m2
- Tải trọng gió : gió bình quân trong 10 phút trên độ cao 10m là 35,6 m/s
- Lực va tàu thủy : ngang cầu 27000KN; dọc cầu 13500KN
- Động đất cấp 7(thang MKS )
- Nhiệt độ thiết kế : nhiệt độ cơ bản 25o
C; chênh lêch nhiệt độ tăng cao 20,9o
C;
chênh lệch nhiệt độ hạ thấp 20,8o
C.
 Tĩnh tải:
- Dầm thép và hệ mặt cầu : 105KN/m
- Kẹp cáp nhịp giữa :0,95KN/m; nhịp biên :1,3KN/m
- Cáp dây treo : 0,8KN/m
- Cáp chủ : 11,7KN/m

33
- Sợi cuốn và đường kiểm tra : 0,84KN/m.
Bảng 3.2. Đặc trưng mặt cắt ngang dầm chủ như sau
Mục Đơn vị Giá trị Ghi chú
Hình dạng Dầm hộp thép
Mô đun đàn hồi MPa 2.1×105
Mô đun chống cắt MPa 0.81×105
Hệ số Poisson 0. 3
Diện tích mặt cắt ngang m2
0.72291 Mặt cắt điển hình
Mô men kháng uốn
Iy m4
Iz m4
Vật liệu thép dùng thép hợp kim thấp của Trung quốc Q345C

34
Hình 3.1. Bảng thông số khai báo trong mô hình
3.1.2. Phương pháp mô hình
Thông qua các tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm MiDAS/Cilvil 2011, mô
hình cầu treo Thuận Phước được tiến hành theo các bước sau:
Bước 1: Khai báo đơn vị
Bước 2: Khai báo đặc trưng vật liệu
Bước 3: Khai báo đặc trưng mặt cắt ngang của từng cấu kiện
Bước 4: Xây dựng mô hình nút và phần tử
Bước 5: Khai báo điều kiện biên
Bước 6: Khai báo tải trọng
Bước 7: Phân tích kết quả và nhận xét
Hình 3.2. Mô hình hoàn thiện 3D
Hình 3.3. Mặt chính diện

35
3.1.3. Các trạng thái nghiên cứu
Khi dây treo được thay thế hoặc bị đứt, trong trường hợp đứt dây treo sẽ có hai
thời điểm, thứ nhất ngay tại thời điểm đứt sẽ có lực đứt dây treo, thứ hai sau khi dây bị
đứt rồi kết cấu đi vào ổn định, lúc này xem như kết cấu không có dây treo đó. Phạm vi
của đề tài này chỉ nghiên cứu ứng xử của cầu treo sau khi đứt dây treo và việc mô
hình hóa sẽ được tiến hành bằng việc mô hình hoàn thiện và sau đó cắt dây treo tại các
vị trí mong muốn bất lợi.
Như vậy, cầu sẽ mô hình hóa ở hai trạng thái: (1), trạng thái cầu không có dây
treo bị đứt và (2), trạng thái cầu bị đứt dây treo ở các vị trí mong muốn, bất lợi. Ở
trạng thái (2) sẽ có nhiều trường hợp nghiên cứu. Nghiên cứu chỉ xét cầu làm việc
trong giai đoạn khai thác. Các dây thuộc mặt phẳng phía thượng lưu được đánh số thứ
tự từ 01 đến 57 và các dây thuộc mặt phẳng phía hạ lưu được đánh số thứ tự từ 58 đến
114.
Hình 3.4. Sơ đồ đánh số thứ tự dây treo thượng lưu của cầu Thuận Phước
Hình 3.5. Sơ đồ đánh số thứ tự dây treo hạ lưu của cầu Thuận Phước
Hình 3.6. Sơ đồ cầu treo được mô hình hóa bằng phần mềm MiDAS/Civil 2011
trong điều kiện đầy đủ dây.

36
Bảng 3.3. Các trường hợp tải và hệ số tải trọng kèm theo theo TTGH sử dụng
(AASHTO- LRFD Load)
Stt Trường hợp Tải trọng Mô tả
Hệ số tải
trọng
1 Tĩnh tải
Trọng lượng bản thân
kết cấu
Self weight 1.0
Dầm chủ Tĩnh tải dầm chủ 1.0
Kẹp cáp, đường kiểm
tra
Tải trọng kẹp cáp 1.0
2 Hoạt tải
Hoạt tải nguời Tải trọng người (3KN/m) 1.0
Tải trọng làn Tải trọng làn (9,30 KN/m) 1.0
Hoạt tải xe 3 trục
Xe thiết kế HL93
AASHTO- LRFD Load)
1.0
Bảng 3.4. Các tổ hợp tải trọng được khai báo trong chương trình để có tổ hợp được
các giá trị bất lợi nhất
Stt Tên TH Mô tả Công thức
1
Tổ hợp
1(TH1)
Trọng lượng bản thân kết cấu + tĩnh
tải dầm chủ +tải trọng kẹp cáp
1.0 TT1+1,0DC+1,0 kẹp
cáp
2
Tổ hợp
2(TH2)
Tổ hợp 1 + 0,65HL93+TTL+người
1.0 TH1+1,0 (0,65xe thiết
kế)+1,0 người
3 HT 0,65HL93+TTL + người
1,0 (0,65xe thiết kế)+1,0
người
4
Cường độ
1 (TH3)
Tổ hợp 1+ 0,65HL93+ TTL+ người
1,25TH1+ 1.75
(0,65HL93) + 1.75 người
Dựa vào sự phân bố ứng suất lớn nhất trong các dây treo ở các tổ hợp tải trọng
ở trên ta tìm ra được các vị trí dây treo bất lợi và từ đó tìm được các vị trí đứt cáp
mong muốn theo tổ hợp cường độ 1 bất lợi nhất (1,25TH1+ 1.75 (0,65HL93) + 1.75
người) sau đây:

37
Bảng 3.5. Bảng kết quả ứng suất trong dây treo dầm
STT
dây
treo
Loại tải trọng
Ứng suất
(N/mm2
)
STT
dây
treo
Ứng suất
(N/mm2
)
1 TH3(cường độ 1) 4,32E+02 58 4,32E+02
2 TH3(cường độ 1) 5,04E+02 59 5,04E+02
3 TH3(cường độ 1) 5,17E+02 60 5,17E+02
4 TH3(cường độ 1) 5,17E+02 61 5,17E+02
5 TH3(cường độ 1) 5,12E+02 62 5,12E+02
6 TH3(cường độ 1) 5,04E+02 63 5,04E+02
7 TH3(cường độ 1) 5,03E+02 64 5,03E+02
8 TH3(cường độ 1) 5,34E+02 65 5,34E+02
9 TH3(cường độ 1) 7,17E+02 66 7,17E+02
10 TH3(cường độ 1) 6,58E+02 67 6,58E+02
11 TH3(cường độ 1) 5,24E+02 68 5,24E+02
12 TH3(cường độ 1) 5,08E+02 69 5,08E+02
13 TH3(cường độ 1) 5,14E+02 70 5,14E+02
14 TH3(cường độ 1) 5,23E+02 71 5,23E+02
15 TH3(cường độ 1) 5,30E+02 72 5,30E+02
16 TH3(cường độ 1) 5,35E+02 73 5,35E+02
17 TH3(cường độ 1) 5,39E+02 74 5,39E+02
18 TH3(cường độ 1) 5,41E+02 75 5,41E+02
19 TH3(cường độ 1) 5,42E+02 76 5,42E+02
20 TH3(cường độ 1) 5,43E+02 77 5,43E+02
21 TH3(cường độ 1) 5,43E+02 78 5,43E+02
22 TH3(cường độ 1) 5,44E+02 79 5,44E+02
23 TH3(cường độ 1) 5,44E+02 80 5,44E+02
24 TH3(cường độ 1) 5,44E+02 81 5,44E+02
25 TH3(cường độ 1) 5,44E+02 82 5,44E+02
26 TH3(cường độ 1) 5,44E+02 83 5,44E+02
27 TH3(cường độ 1) 5,43E+02 84 5,43E+02
28 TH3(cường độ 1) 5,42E+02 85 5,42E+02
29 TH3(cường độ 1) 5,40E+02 86 5,40E+02
30 TH3(cường độ 1) 5,42E+02 87 5,42E+02
31 TH3(cường độ 1) 5,43E+02 88 5,43E+02

38
STT
dây
treo
Loại tải trọng
Ứng suất
(N/mm2
)
STT
dây
treo
Ứng suất
(N/mm2
)
32 TH3(cường độ 1) 5,44E+02 89 5,44E+02
33 TH3(cường độ 1) 5,44E+02 90 5,44E+02
34 TH3(cường độ 1) 5,44E+02 91 5,44E+02
35 TH3(cường độ 1) 5,44E+02 92 5,44E+02
36 TH3(cường độ 1) 5,43E+02 93 5,43E+02
37 TH3(cường độ 1) 5,43E+02 94 5,43E+02
38 TH3(cường độ 1) 5,42E+02 95 5,42E+02
39 TH3(cường độ 1) 5,41E+02 96 5,41E+02
40 TH3(cường độ 1) 5,40E+02 97 5,40E+02
41 TH3(cường độ 1) 5,38E+02 98 5,38E+02
42 TH3(cường độ 1) 5,35E+02 99 5,35E+02
43 TH3(cường độ 1) 5,30E+02 100 5,30E+02
44 TH3(cường độ 1) 5,23E+02 101 5,23E+02
45 TH3(cường độ 1) 5,13E+02 102 5,13E+02
46 TH3(cường độ 1) 5,09E+02 103 5,09E+02
47 TH3(cường độ 1) 5,35E+02 104 5,35E+02
48 TH3(cường độ 1) 7,06E+02 105 7,06E+02
49 TH3(cường độ 1) 6,69E+02 106 6,69E+02
50 TH3(cường độ 1) 5,23E+02 107 5,23E+02
51 TH3(cường độ 1) 5,02E+02 108 5,02E+02
52 TH3(cường độ 1) 5,05E+02 109 5,05E+02
53 TH3(cường độ 1) 5,12E+02 110 5,12E+02
54 TH3(cường độ 1) 5,17E+02 111 5,17E+02
55 TH3(cường độ 1) 5,17E+02 112 5,17E+02
56 TH3(cường độ 1) 5,04E+02 113 5,04E+02
57 TH3(cường độ 1) 4,32E+02 114 4,32E+02

39
Bảng 3.6. Bảng tính toán, tổ hợp vị trí cáp treo đứt theo ứng suất lớn nhất trong dây
treo dầm ở bảng 7
STT Vị trí cáp số Ghi chú
1 Toàn cầu Không có cáp nào bị đứt TH0
2 Nhịp giữa
26 TH1.1
26-83 TH1.2
26-27 TH2.1
26-27 & 83-84 TH2.2
26-27-28 TH3.1
26-27-28 & 83-84-85 TH3.2
3
Gần tháp phía
nhịp giữa
10 TH4.1
10-67 TH4.2
4
Gần tháp phía
nhịp biên
9 TH5.1
9-66 TH5.2
Trường hợp cầu hoàn chỉnh không có dây treo bị đứt sẽ được nghiên cứu đầu
tiên để tìm ra các giá trị tham chiếu cho các trường hợp nghiên cứu đứt dây, sau đó
trường hợp đứt một, hai, ba dây treo sẽ được tiến hành mô hình hóa và phân tích kết
quả.
 Trường hợp 0 : không có dây treo nào bị đứt
Hình 3.7. Phân bố lực căng,điều kiện đầy đủ dây TH3(CĐ1) (KN).
Hình 3.8. Ứng suất dây treo,điều kiện đầy đủ dây TH3(CĐ1) (N/mm2).
Hình 3.9. Độ võng của dầm chủ,điều kiện đầy đủ dây(xét tổ hợp HT) (m).

40
Hình 3.10. Độ võng của dầm chủ,điều kiện đầy đủ dây (chỉ xét xe thiết kế
0.65HL93) (m).
 Trường hợp 1.1: đứt cáp số 26
Hình 3.11. Ví trí cáp số 26
Hình 3.12. Phân bố lực căng dây 01 đến 57 trường hợp đứt cáp số 26(CĐ1)
Hình 3.13. Phân bố lực căng dây 58 đến 114 trường hợp đứt cáp số 86 (CĐ1)
Hình 3.14. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26 (xét tổ hợp HT)
Hình 3.15. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26 (xét 0.65HL93)

41
 Trường hợp 1.2: đứt cặp cáp số 26-83( đối xứng)
Hình 3.16. Vị trí cặp cáp số 26 -83
Hình 3.17. Phân bố lực căng dây 01 đến 57 trường hợp đứt cáp cặp cáp số 26-
83(CĐ1)
Hình 3.18. Phân bố lực căng dây 58 đến 114 trường hợp đứt cáp cặp cáp số 26-
83(CĐ1)
Hình 3.19. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-83(xét tổ hợp HT)
Hình 3.20. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-83(xét 0.65HL93)
 Trường hợp 2.1: đứt cáp số 26-27
Hình 3.21. Ví trí cặp cáp số 26-27( liền kề)

42
Hình 3.22. Phân bố lực căng từ dây 01 đến 57 trường hợp cáp số 26-27 (CĐ1).
Hình 3.23 Phân bố lực căng từ dây 58 đến 114 trường hợp cáp 26-27 (CĐ1).
Hình 3.24. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27(xét tổ hợp HT)
Hình 3.25. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27(xét 0.65HL93)
 Trường hợp 2.2: đứt cáp số 26-27 và 83-84 ( đối xứng qua tim cầu)
Hình 3.26. Phân bố lực căng dây 01 đến 57, cáp số 26-27 và 83-84 (CĐ1).
Hình 3.27. Phân bố lực căng dây 58 đến 114, cáp số 26-27 và 83-84 (CĐ1).
Hình 3.28. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27 và 83-84 (xét tổ hợp HT)

43
Hình 3.29. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27 và 83-84 (xét 0.65HL93)
 Trường hợp 3.1: đứt cáp số 26-27-28
Hình 3.30. Phân bố lực căng dây 01 đến 57, cáp số 26-27-28(CĐ1).
Hình 3.31. Phân bố lực căng dây 58 đến 114, cáp số 26-27-28 (CĐ1).
Hình 3.32. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27-28 (xét tổ hợp HT)
Hình 3.33. Độ võng trường hợp đứt cáp số 26-27-28 (xét 0.65HL93)
 Trường hợp 3.2: đứt cáp số 26-27-28 và 83-84-85
Hình 3.34. Phân bố lực căng dây 01 đến 57, cáp số 26-27-28 và 83-84-85
(CĐ1)
Hình 3.35. Phân bố lực căng dây 58 đến 114, cáp số 26-27-28 và 83-84-85 (CĐ1).

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA cdf14abd

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA cdf14abd

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA cdf14abd

Similar to NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA cdf14abd (20)

More from nataliej4

More from nataliej4 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CẦU TREO DÂY VÕNG DO SỰ CỐ ĐỨT CÁP GÂY RA cdf14abd