Cầu dây văng về kết cấu có gì đặc biệt?

Cầu dây văng là một loại cầu kiểu mới được phát triển sau Chiến tranh thế giới thứ hai, còn gọi là cầu căng xiên. Cầu kéo xiên do các bộ phận như cột tháp, dây cáp, dầm chính và trụ cầu hợp thành. Cột tháp đứng cao sừng sững ở trên mặt cầu, dùng để cố định dây cáp; một đầu dây cáp to lớn được cố định ở trên cột tháp, còn đầu kia thì kéo chặt vào dầm chính của cầu, trên dầm chính có lát đường cho xe cộ qua lại, cũng là mặt cầu, trụ, cầu đứng thẳng ở giữa sông, vừa có tác dụng chống đỡ dầm cầu, mà quan trọng hơn là để cố định cột tháp.

Đặc điểm chủ yếu của cầu dây văng là thông qua nhiều dây cáp trực tiếp kéo chặt dầm chính lên cột tháp, khiến cho trọng lượng của mặt cầu chủ yếu do cột tháp gánh chịu, như vậy đã phát huy đầy đủ tính năng ưu việt chống kéo của vật liệu thép, đồng thời còn có các ưu điểm như tiết kiệm vật liệu, thi công thuận tiện v.v. Loại cầu này có khẩu độ lớn hơn rất nhiều so với các cầu có các phương thức kết cấu khác. Ví dụ cầu trên đảo Anaxis của Canađa có khẩu độ dài 465 m, còn khẩu độ cầu Dương Phố, Thượng Hải thì dài tới 602 m.

Cột tháp là kết cấu chủ yếu để cố định dây cáp, được chế tạo bằng thép hoặc bê tông cốt thép, thường liên kết chặt chẽ với trụ cầu, như vậy sẽ có tính chỉnh thể tốt, cũng có hình thức thiết kế trụ cầu tách ra và liên kết với dầm chính. Có rất nhiều hình thức cột tháp, như kiểu hai cột, kiểu cửa, kiểu một cột, kiểu chữ V ngược v.v.

Dây cáp được chế tạo bằng cáp thép có đường độ cao, hình dạng và chức năng cũng có rất nhiều loại. Vì dây cáp chịu "gánh nặng" là kéo chặt toàn bộ mặt cầu, do đó tầm quan trọng của nó rất lớn. Hơn nữa, bản thân từng bó dây cáp to lớn là tiêu chí đánh giá trình độ kỹ thuật của cầu kéo xiên, phương thức sắp xếp dây cáp khác nhau tuỳ theo nhu cầu thiết kế và hình thức của cột tháp, tạo nên đặc điểm và phong cách riêng của từng cây cầu.

Năm 1955, lần đầu tiên Thuỵ Điển xây dựng cầu dây văng bằng kết cấu thép cho đường bộ, khẩu độ chính là 182,6 m. Ở Trung Quốc, năm 1975 lần đầu tiên xây cầu kéo xiên Vân Dương ở Kiến Thành, tỉnh Tứ Xuyên, cầu kéo xiên bắc qua sông Hoàng Hà được xây dựng sau đó có khẩu độ đạt đến 220 m. Các năm 1992 và 1993 liên tiếp xây các cầu Nam Phố và Dương Phố trên sông Hoàng Phố của thành phố Thượng Hải, đã trở thành mẫu mực của cầu kéo xiên thế hệ mới. Trong đó, cột tháp cầu Nam Phố cao 154 m, có hình chữ H, khẩu độ cầu là 423 m, dây cáp xếp thành hình cây đàn hạc (thụ cầm) rất mỹ quan. Khoảng không gian ở dưới cầu cao 46 m, có thể cho tàu thuỷ cỡ lớn năm vạn tấn chạy qua. Còn cột tháp cầu Dương Phố thì cao đến 220, khẩu độ 602 m, là cây cầu kéo xiên có khẩu độ lớn đứng thứ hai trên thế giới. Cột tháp của nó có hình chữ V ngược, hai bên có 256 dây cáp thép kéo xiên. Trên cầu chính có sáu đường ô tô rộng thênh thang, khoảng không gian ở dưới cầu cao đến 48 m.