Giới thiệu giáo trình ” Cơ Sở Thiết Kế Chống Gió Đối Với Cầu Dây Nhịp Lớn ”
Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN CHỐNG GIÓ CHO CẦU DÂY
MỞ ĐẦU
Tính ưu việt của kết cấu cầu dây nói chung (gồm cả cầu dây văng và cầu dây võng) ngày càng được khẳng định không chỉ về mặt kiến trúc mỹ quan hay khả năng vượt nhịp lớn mà cả về mặt công nghệ thị công. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay việc xây dựng cầu dây nhịp lớn vẫn còn khá mới mẻ. Đã có một số dự án trong nước hay hợp tác với nước ngoài thiết kế và thi công cầu dây đang được triển khai, góp phần cho việc ra đời những công trình cầu dây hiện đại đầu tiên ở Việt Nam như các cầu: Mỹ Thuận, Kiển, Bãi Cháy, Bính, Rạch Miễu, Cần Thơ, Thuận Phước.
Việt Nam nằm trong vùng hay có bão, việc xét đến ảnh hưởng của gió khi thiết kế kết cấu cầu là rất cần thiết. Do đó trong “Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05” có quy định tải trọng gió dùng trong thiết kế, mà chủ yếu chỉ mới quy định về xét tác dụng tĩnh học của gió. Ngoài ra, đối với những loại kết cấu cầu thanh mảnh như cầu dây võng, cầu dây văng, do chúng dễ bị dao động khi có gió nên trong Tiêu chuẩn thiết kế cũng yêu cầu cần phải nghiên cứu tác dụng động học của gió.
Như vậy trong “Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05” chỉ đưa ra phương pháp xét tác dụng tĩnh học của gió, chưa đưa ra phương pháp nghiên cứu và cách tính toán cụ thể về xét tác dụng động học của gió đối với kết cấu cầu.
Việc nghiên cứu tính toán chống gió động học cho cầu dây ở nước ta hiện nay đồng thời được tiến hành theo 2 hướng:
Hướng thứ 1: Các Tư vấn thiết kế và Tư vấn thẩm tra Việt Nam do nhu cầu sản xuất đã tìm hiểu và áp dụng các kinh nghiệm, các Tiêu chuẩn tạm thời của nước ngoài để giải các bài toán cụ thể phục vụ ngay cho các dự án cầu dây. Trong quá trình thiết kế và thẩm tra thường có hợp tác với các Tư vấn quốc tế có nhiều kinh nghiệm như Nhật Bản, Trung Quốc, CHLB Đức, v.v… để thẩm tra đồ án, thực hiện các thí nghiệm trong Hám gió nhằm đảm bảo thỏa mãn yêu cầu thiết kế an toàn.
Hướng thứ 2: Các đơn vị nghiên cứu như Viện Khoa học công nghệ – Giao thông vận tái, Đại học Giao thông vận tải, Đại học Xây dựng, một số nghiên cứu sinh đã và đang tiến hành các nghiên cứu sâu về một số bài toán cụ thể như bài toán về Flutter, về thiết bị giảm chấn, về dao động, v.v… Tuy nhiên do điều kiện thí nghiệm Hẩm gió ở trong nước có khó khăn và thiếu thiết bị phù hợp nên chưa có những kết quả cụ thể có thể áp dụng ngay vào công tác thiết kế. Nói chung vào thời điểm hiện nay (năm 2006), trình độ nghiên cứu về lĩnh vực này ở nước ta còn rất yếu, trước mắt chưa thể có ứng dụng thực tế đáng kể.
Tuy nhiên thực tiễn thiết kế cầu dây ở nước ta đòi hỏi phải có một Tài liệu hướng dẫn tính toán chống gió động học cho câu dây để áp dụng thống nhất cả nước trong giai đoạn tính toán sơ bộ, hoặc tính toán cho những cấu nhịp không quá 150m, trước khi có thể tiến hành các thí nghiệm Hầm gió, là loại hình thí nghiệm cao cấp đòi hỏi nhiều kinh phí và thời gian (có thể phải thuê nước ngoài thực hiện).
Để bước đầu góp phần giải quyết yêu cầu nói trên của thực tiễn thiết kế và thi công cầu dây, dựa trên sự tham khảo các tài liệu nghiên cứu và Tiêu chuẩn của các nước ngoài, kinh nghiệm tính toán chống gió cho các cầu dây văng và cầu dây võng đặc biệt ở Việt Nam đã được thực hiện bởi các Tư vấn Nhật Bản, Trung Quốc và Việt Nam, trong sách này sẽ trình bày những cơ sở về phương pháp suy luận và phương pháp nghiên cứu khi thiết kế chống gió động học. Ngoài ra cũng chỉ ra phương pháp xem xét khi suy luận tải trọng gió để quy định tải trọng gió trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu được áp dụng một cách thích hợp.
Nội dung chính của cuốn sách này là đưa ra những hướng dẫn cơ bản về thiết kế chống gió cho các cầu dây võng và cầu dây văng (xét cả các giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác cầu). Tuy nhiên phương pháp xem xét thiết kế tải trọng gió động học trình bày ở sách này có nhiều phần có thể tham khảo để dùng chung cho cả các loại cầu đường bộ có nhịp lớn hơn 200m và thuộc dạng kết cấu cứng như cầu khung, cầu dầm, cầu vòm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chống gió của câu được phân biệt rõ ràng như đặc điểm của gió, đặc điểm khí lực học trong cầu và đặc điểm kết cấu cầu.
