[NGHIÊN CỨU KHOA HỌC] Trường Đại học Xây dựng ứng dụng thành công bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) thi công kết cấu nhịp cầu An Thượng, TP. Hưng Yên

Chương trình nghiên cứu KH&CN cấp Bộ: Nghiên cứu ứng dụng bê tông chất lượng siêu cao trong xây dựng cầu quy mô nhỏ và trung bình (CTB-2017-01)

Cơ quan chủ trì chương trình: Trường Đại học Xây dựng

Chủ nhiệm chương trình: PGS. TS Phạm Duy Hòa

Phó Chủ nhiệm chương trình: TS Khúc Đăng Tùng

Thư ký chương trình: PGS. TS Nguyễn Việt Phương

———————————————–

Đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm một số kết cấu cầu quy mô nhỏ và trung bình sử dụng vật liệu bê tông chất lượng siêu cao (CTB-2017-01-04)

Thực hiện: TS Cù Việt Hưng (Chủ nhiệm đề tài) và Nhóm nghiên cứu (Bộ môn Cầu và Công trình ngầm – Bộ môn Vật liệu Xây dựng)

Thành tích: Đề tài NCKH xuất sắc

———————————————–

Ngày 30/3/2019, thành phố Hưng Yên đã chủ trì Lễ cắt băng khánh thành và chính thức bàn giao công trình cầu dân sinh An Thượng cho địa phương đưa vào khai thác, sử dụng. Đây là công trình nghiên cứu và ứng dụng thành công bê tông chất lượng siêu cao, hay còn gọi là bê tông siêu tính năng (Ultra High Performance Concrete – UHPC) của Trường Đại học Xây dựng.

Link video quá trình thi công cầu: Tại đây

Hình 1. Lễ cắt băng khánh thành và bàn giao công trình cầu dân sinh An Thượng

UHPC mới xuất hiện chưa lâu và là trong những bước ngoặt trong công nghệ bê tông xi măng hiện nay với các tính năng vượt trội như cường độ chịu nén lớn hơn 120 MPa, cường độ kéo khi uốn lớn hơn 10 Mpa (lớn nhiều so với bê tông thông thường), độ bền dẻo dai tốt và độ bền lâu rất cao. Bê tông UHPC đã và đang mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong ngành xây dựng. Bắt cùng nhịp phát triển và ứng dụng vật liệu này, ở Việt Nam, Trường Đại học Xây dựng là một trong những đơn vị tiên phong trong nghiên cứu, chế tạo thành công bê tông UHPC đạt cường độ chịu nén 130-220 MPa, tương đương trình độ tiến tiến trên thế giới sử dụng các vật liệu sẵn có ở địa phương.

Một dấu mốc quan trọng trong việc nghiên cứu, ứng dụng vật liệu UHPC là Bộ Giáo dục và Đào tạo đã quyết định phê duyệt chương trình khoa học công nghệ cấp bộ “Nghiên cứu ứng dụng bê tông chất lượng siêu cao trong xây dựng cầu quy mô nhỏ và trung bình” (Quyết định số 5965/QĐ-BGDĐT ngày 20/12/2016). Cơ quan chủ trì chương trình này (gọi tắt là Chương trình cầu – CTB-2017-01) là Trường Đại học Xây dựng và PGS. TS Phạm Duy Hòa, Hiệu trưởng nhà trường, là Chủ nhiệm chương trình. Chương trình cầu gồm 6 đề tài với các nội dung: (1) Nghiên cứu xu hướng phát triển và nhu cầu ứng dụng vật liệu bê tông chất lượng siêu cao trong xây dựng cầu ở Việt Nam; (2) Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chế tạo vật liệu bê tông chất lượng siêu cao phù hợp với điều kiện vật liệu và nhu cầu xây dựng cầu tại Việt nam; (3) Nghiên cứu thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo một số dạng kết cấu cầu sử dụng vật liệu bê tông chất lượng siêu cao ở Việt Nam; (4) Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm một số kết cấu cầu quy mô nhỏ và trung bình sử dụng vật liệu bê tông chất lượng siêu cao; (5) Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của việc ứng dụng vật liệu bê tông chất lượng siêu cao trong xây dựng cầu; (6) Nghiên cứu xây dựng bộ chỉ dẫn kỹ thuật về thiết kế, chế tạo, thi công, nghiệm thu, bảo trì kết cấu cầu sử dụng vật liệu bê tông chất lượng siêu cao.

Nằm trong Chương trình cầu, Đề tài số 4 (CTB-2017-01-04) do TS Cù Việt Hưng làm chủ nhiệm đề tài đã đạt được nhiều kết quả nghiên cứu có giá trị. Nổi bật là ứng dụng thành công vật liệu UHPC chế tạo dầm tiết diện chữ I dự ứng lực và tấm ván khuôn thi công bản mặt cầu cho công trình cầu dân sinh An Thượng, thành phố Hưng Yên. Đây là bước đánh dấu một mốc quan trọng trong nghiên cứu ứng dụng bê tông UHPC của Việt Nam nói chung và Trường Đại học xây dựng nói riêng.

Cầu An Thượng vượt kênh thủy lợi tại phường An Tảo, thành phố Hưng Yên, tỉnh Hưng Yên góp phần hoàn thiện hạ tầng giao thông cho khu vực dân cư, hỗ trợ người dân giải quyết nhu cầu giao thông nội bộ và hoạt động sản xuất nông nghiệp cũng như hoạt động văn hóa – xã hội khác. Cầu được thiết kế vĩnh cửu với hoạt tải 0,5 HL93 theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCVN 272-05, bề rộng mặt cắt ngang cầu là 5 m, gồm mặt xe chạy 4,4 m và lan can mỗi bên 0,3 m. Cầu gồm 1 nhịp 21 m với tổng chiều dài cầu tính đến đuôi mố là 31,1 m. Kết cấu nhịp gồm 3 dầm tiết diện chữ I sử dụng bê tông UHPC có cường độ chịu nén khoảng 130 MPa ứng suất trước dài 21 m, bản mặt cầu dày 19 cm bằng bê tông cốt thép thường đổ tại chỗ có cường độ chịu nén 30 MPa, tấm ván khuôn đổ bản mặt cầu bằng bê tông UHPC dày 35 mm (không bố trí cốt thép thường). Hai mố cầu bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ đặt trên nền cọc ép bằng bê tông cốt thép (30´30)cm.

Hình 2. Cầu dân sinh An Thượng, thành phố Hưng Yên

Với chiều dài 21m (kỷ lục của Việt Nam về chiều dài dầm bê tông UHPC tính đến thời điểm hiện nay), dầm I – UHPC được thiết kế cao 0,72 m (thấp hơn nhiều so với dầm I bê tông cốt thép thông thường có cùng chiều dài) sử dụng 25 tao cáp dự ứng lực loại 15,2mm đảm bảo khả năng chịu lực theo yêu cầu. Mỗi phiến dầm I-21m UHPC có trọng lượng khoảng 8,75 tấn nên chỉ cần một xe ô tô chuyên dụng vận chuyển được cả 3 phiến dầm và sử dụng một cần cẩu là có thể đưa dầm vào vị trí, nhờ đó giảm đáng kể được thiết bị, thời gian và chi phí thi công.

Hình 3. Thi công chế tạo, vận chuyển và cẩu lắp dầm cầu UHPC

Ngày 12/3/2019, trước sự chứng kiến của Vụ Khoa học Công nghệ và Môi trường – Bộ Giáo dục Đào tạo, Chính quyền các cấp thành phố Hưng Yên và Nhà tài trợ – Công ty TNHH dây & cáp điện Ngọc Khánh, Trường Đại học Xây dựng đã tiến hành thử tải và thông xe kỹ thuật cầu An Thượng. Đây cũng là một hoạt động quan trọng của Chương trình cầu UHPC nhằm đánh giá khả năng chịu lực của công trình, chứng minh được tính ưu việt và sự phù hợp của vật liệu UHPC ứng dụng cho kết cấu cầu, đặc biệt là cầu dân sinh.

Hình 5. Thử tải và thông xe kỹ thuật cầu dân sinh An Thượng

Công trình cầu UHPC An Thượng là kết quả sinh động của sự hợp tác nghiên cứu và ứng dụng thực tế của các bên gồm đơn vị nghiên cứu (Trường Đại học Xây dựng), đơn vị sản xuất (Nhà máy bê tông Xuân Mai), và doanh nghiệp (Công ty TNHH dây & cáp điện Ngọc Khánh).

Thành công của Đề tài nói riêng và Chương trình cầu UHPC nói chung khẳng định tiềm năng cho việc ứng dụng đại trà bê tông UHPC ở Việt Nam trên nhiều lĩnh vực xây dựng, đặc biệt là trong xây dựng công trình cầu.