Cầu Hùng Vương thuộc Tổng Dự án Hạ tầng đô thị Nam thành phố Tuy Hoà – Vũng Rô, là công trình đặc biệt với tổng chiều dài 1280m, bề rộng cầu rộng 18m, tổng mức đầu tư khoảng 400 tỷ đồng. Với ý tưởng đề xuất của Chủ đầu tư là Sở Giao thông - Vận tải (Sở GTVT) và Tổng công ty Tư vấn thiết kế giao thông vận tải phía Nam (TEDI South), UBND tỉnh Phú Yên đã quyết định chọn phương án xây dựng cầu chính bằng kết cấu vòm ống thép nhồi bê tông có thanh căng cho xây dựng cầu Hùng Vương. Đây là loại kết cấu mới bước đầu sử dụng tại Việt Nam và khu vực miền Trung .  

Cầu Hùng Vương vượt sông Đà Rằng, nằm trong tổng thể dự án Hạ tầng đô thị Nam thành phố Tuy Hoà –Vũng Rô, là công trình cầu lớn, trọng điểm của tỉnh Phú Yên. Đây là cây cầu thứ năm của tỉnh Phú Yên bắt qua con sông này, vị trí cầu nằm cách cầu đường sắt về phía hạ lưu khoảng 1,4km, nối trục chính đường Hùng Vương với khu đô thị mới Nam thành phố Tuy Hoà, sân bay Tuy Hòa và cảng Vũng Rô, là tuyến đường huyết mạch phục vụ phát triển kinh tế phía Nam tỉnh Phú Yên. Ngoài việc nghiên cứu sơ đồ đảm bảo khả năng chịu lực cho giao thông, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật hợp lý, kết cầu cầu chính còn phải đảm bảo tính thẩm mỹ cao, hài hoà với cảnh quang môi trường đô thị. Trên cơ sở đề xuất của Sở GTVT, Tư vấn thiết kế là TEDI South, UBND tỉnh Phú Yên đã quyết định chọn phương án cầu chính bằng kết cấu vòm ống thép nhồi bê tông có thanh căng cho cầu Hùng Vương. Đây là loại kết cấu mới bước đầu sử dụng ở Việt Nam và khu vực miền Trung.   

Phối cảnh cầu Hùng Vương

Kết cấu ống thép nhồi bê tông có một số ưu thế vượt trội so với kết cấu thép hoặc bê tông cốt thép và kết cấu bê tông cốt cứng. Sự làm việc đồng thời và ứng suất phân bố theo các hướng trong các mặt cắt đạt tới mức tối ưu. Vỏ thép bên ngoài chịu sức kéo và chịu uốn tốt, đồng thời độ cứng của kết cấu ống thép nhồi bê tông cũng tăng do mô đun đàn hồi của vỏ thép lớn hơn bê tông nhiều, cường độ bê tông cũng tăng đáng kể do có hiệu ứng bó chống nở hông của ống thép, bê tông bên trong làm giảm khả năng mất ổn định của ống thép. Hiệu ứng bó bê tông của tiết diện hình tròn lớn hơn nhiều so với vỏ thép dạng hộp chữ nhật, chính vì vậy hình dạng ống tròn được áp dụng vào cầu Hùng Vương

Hiện nay quy trình thiết kế riêng cho cầu vòm thép nhồi bê tông chưa có, do vậy chủ đầu tư và tư vấn thiết kế đã trình Bộ Giao thông - Vận tải phê duyệt khung tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng riêng cho cầu Hùng Vương. Mục đích của khung tiêu chuẩn sau khi được phê duyệt sẽ là các tiêu chuẩn bắt buộc phải áp dụng đối với tất cả các bước tiếp theo của dự án cầu Hùng Vương gồm khảo sát, thiết kế, nghiệm thu hồ sơ thiết kế, thi công, kiểm soát, giám sát chất lượng, nghiệm thu bàn giao và quản lý, bảo trì, khai thác công trình. Trong khung tiêu chuẩn đưa ra các tiêu chuẩn dùng để tính toán, phân tích thiết kế cầu Hùng Vương cho phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế ngành 22TCN 272-01 có tham khảo các tiêu chuẩn nước ngoài khác như AASHTO LRFD , tiêu chuẩn châu Âu EC và một số tiêu chuẩn quy trình quy phạm của Trung Quốc.

Sơ đồ nhịp của cầu vòm thép nhồi bê tông Hùng Vương được Tư vấn lựa chọn phương án vòm chạy dưới 5 vòm tĩnh định với sơ đồ nhịp 80m+3120m+80m. Chủng loại thanh giằng chân vòm được đề xuất và chọn cáp dự ứng lực có lợi thế trong thi công. Hệ thống cáp treo được thiết kế với hệ số an toàn cao. Bước cáp treo cầu Hùng Vương được chọn là 5,2m phù hợp với mặt cắt ngang lớn và khả năng thi công hiện nay .

Phương pháp thi công lắp vòm ảnh hưởng rất nhiều đến khai thác sau này. Cầu vòm thép nhồi bê tông vành vòm chịu lực nén là chính, do đặc tính kết cấu trên tồn tại vấn đề ổn định quá trình thi công cầu vòm thường được lắp ghép ống thép, hợp long ống thép đổ bêtông trong lòng ống và vành vòm dần hình thành độ cứng. Khi bê tông trong ống chưa đủ độ cứng, vấn đề quan tâm hàng đầu là sự mất ổn định của ống thép. Bởi vậy trong thiết kế, quan tâm hàng đầu vẫn là mất ổn định của ống thép vành vòm, bởi vậy vành vòm phải tính đủ để không mất ổn định trong quá trình thi công cũng như khai thác sau này . Cầu Hùng Vương nằm ở vị trí thi công tương đối thuận lợi, bởi vậy phương án thi công chủ đạo đưa ra là dùng hệ trụ tạm đỡ các vành vòm, lắp đặt hệ thống giằng ngang giữ ổn định, sau đó đổ bê tông nhồi trong các vành vòm. Sau khi bê tông đủ độ cứng, tiến hành rắp láp các dầm ngang, dầm dọc bản mặt cầu, dầm dọc. Trong quá trình thi công hệ thống cáp dọc chân vòm được căng kéo nhằm giảm lực đẩy ngang và khống chế chuyến vị của chân vòm. Thực chất đây là việc điều chỉnh nội lực trong vòm nhằm đạt tới hiệu quả tối ưu về chuyển vị và nội lực trong vòm.

Th.s NGUYỄN VĂN VIÊN