Tại Việt Nam, với các cầu nhịp vừa và nhỏ dạng dầm giản đơn được áp dụng nhiều nhất, phần lớn cầu dầm bê tông cốt thép, BTCT dự ứng lực hay dầm thép được chế tạo trong nhà máy được vận chuyển, lắp đặt tại hiện trường. Việc giảm chi phí từ giai đoạn chế tạo, giai đoạn thi công và công tác bảo trì khai thác công trình cầu là rất cần thiết. Những hạn chế còn tồn tại của các phương án thi công cầu hiện nay là tốn nhiều thời gian thi công chế tạo bê tông dầm hay hàn dầm thép tổ hợp, tồn tại nhiều gối cầu, nhiều khe co giãn, xà mũ thường có cấu tạo rộng, thường thi công đơn chiếc từng dầm hoặc tổ hợp 2 dầm. Ngoài ra, trong quá trình khai thác gối cầu, đầu dầm trên xà mũ mố, trụ xuất hiện hiện tượng đọng nước, nhiều đất, cát có nguy cơ làm giảm tuổi thọ gối cầu, bê tông đầu dầm bị suy giảm tuổi thọ và hầu hết các cầu đều có hiện tượng đầu dầm thép trên mố, trên trụ bị han rỉ,…

Việc ứng dụng thép cán nóng vào xây dựng cầu các công trình cầu dầm liên hợp liên tục là một giải pháp có thể khắc phục phần nào những hạn chế nêu trên. Trên thế giới, kết cấu cầu dầm thép phát triển mạnh mẽ về vật liệu, áp dụng các dạng kết cấu mới hợp lý hơn như dầm thang, áp dụng các công nghệ mới trong chế tạo và thi công,… Trong đó, kết cấu nhịp liên hợp sử dụng dầm thép cán nóng đã được nghiên cứu và triển khai sử dụng dầm ngang bằng bê tông cốt thép đổ liền khối các dầm thép tại mố và trụ cầu làm giảm thiểu số gối.

Đối với kết cấu cầu liên hợp thép-bê tông cốt thép nhịp vừa và nhỏ có giải pháp liên tục hóa sử dụng dầm thép I cán nóng nên có thể giảm chiều cao dầm chủ do có sự phối lại nội lực khi liên tục hóa các nhịp giản đơn thành liên tục nhờ các dầm ngang bằng bê tông cốt thép bằng việc sử dụng dầm thép cán nóng có chiều cao nhỏ hơn.

Việc sử dụng kết cấu nhịp liên hợp sử dụng dầm thép cán nóng với khẩu độ dưới 40m có nhiều ưu điểm: giảm thiểu khối lượng, thời gian gia công dầm thép, chất lượng dầm thép được đảm bảo hơn mà không phụ thuộc điều kiện hàn thép; giảm thiểu số gối cầu; không tồn tại khe co giãn nên giảm giá thành ban đầu cũng như công tác duy tu, bảo dưỡng các bộ phận của công trình cầu như gối, khe co giãn, đầu dầm thép,..

Hiện tại trong nước chưa có các nghiên cứu cơ bản, cũng như các nghiên cứu mang tính ứng dụng để xây dựng thiết kế điển hình cho loại kết cấu này. Do đó, việc nghiên cứu về kết cấu nhịp liên hợp sử dụng dầm thép cán nóng để có thể áp dụng trong xây dựng các công trình cầu phù hợp với điều kiện ở Việt Nam là cấp thiết.

Chính vì vậy, Chủ nhiệm đề tài PGS.TS Hồ Xuân Nam cùng nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Giao thông vận tải thực hiện “Nghiên cứu ứng dụng kết cấu dầm liên hợp nhịp vừa và nhỏ sử dụng dầm thép I cán nóng ở Việt Nam” với mục tiêu đề xuất cấu tạo điển hình cho kết cấu cầu dầm liên hợp vừa và nhỏ sử dụng dầm thép I cán nóng ở Việt Nam.

Với các ưu điểm và đặc điểm của dầm thép liên hợp liên tục sử dụng thép I cán nóng, loại kết cấu này đặc biệt phù hợp với yêu cầu cho kết cấu nhịp lắp dựng các cầu vượt nhẹ trong thành phố, đô thị tại Việt Nam.

Dựa trên nghiên cứu lý thuyết và phân tích tính toán, nhóm nghiên cứu đã đưa ra hướng dẫn lựa chọn kích thước, thiết kế tính toán dầm dầm thép liên hợp. Đề xuất các chỉ tiêu cơ lý đầu vào của dầm bao gồm: kích thước, vật liệu dầm thép, bố trí cốt thép thường, cấu tạo neo liên hợp để phù hợp với điều kiện thiết kế, thi công thực tế ở Việt Nam.

Đề xuất bản vẽ thiết kế điển hình dầm thép liên hợp liên tục tương ứng với các chiều dài thông thường ở Việt Nam. Đồng thời đề xuất chỉ dẫn thi công nghiệm thu để áp dụng trong xây dựng các công trình cầu có chiều dài vừa và nhỏ ở Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu, phân tích dầm thép liên hợp liên tục theo lý thuyết phân tích phi tuyến cũng đưa ra được hệ số ưu khi so sánh với hệ số dự trữ (Khả năng/nhu cầu) của kết cấu theo lý thuyết tính toán thiết kế thông thường. Hệ số này là giá trị ngoài dự trữ của tính toán theo quy trình thiết kế thông thường khi tính toán cả sự làm việc phi tuyến của vật liệu chế tạo dầm thép liên hợp liên tục. Điều này khẳng định được sự an toàn về cường độ, ứng suất và độ cứng của dầm thiết kế dưới tác dụng của các tải trọng khai thác.

Các phân tích về mặt kinh tế - kỹ thuật cũng đã cho thấy tính tối ưu của dầm thép liên hợp liên tục trong việc thay thế các dầm định hình phổ biến đang được sử dụng ở Việt Nam, và khả năng áp dụng trong các công trình. Đem lại hiệu quả cao trong xây dựng và cung cấp nhiều lựa chọn hơn trong thiết kế những phương án cầu với kích thước tương tự phổ biến đang được xây dựng công trình ở Việt Nam.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20800/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

Đ.T.V (NASTIS)